هل تؤثّر الشقوق الصغيرة أو الخدوش على أسطح الخلايا الشمسية على أداء الألواح الشمسية؟!
توصل باحثون بريطانيون إلى أنّه عند وصول نسبة التشققات أو الخدوش الصغيرة على سطح الخلايا الشمسية الكهروضوئية إلى 11% فإن مقدار التأثر على أداء الخلايا الشمسية يكون محدوداً, كما أكدوا على أن احتمالية ظهور النقاط الساخنة تزداد عندما تصبح نسبة التشققات تتراوح ما بين 11% و 34%.
أجرى باحثون من جامعة يورك York بحثاً للتحقق من كيفية تأثّر أداء و متانة الخلايا الشمسية الكهروضوئية بالأحجام المختلفة للتشققات على سطحها وطريقة تشكّل النقاط الساخنة.
وقد أشار الباحثون إلى أنّ هدف هذا البحث هو سد الفجوة في المعرفة حول ما إذا كانت جميع أنواع التشققات تؤدي إلى انخفاض في قيمة الطاقة الناتجة عن الخلايا الشمسية إلى حد ملحوظ أم لا؟!
وقد بيّنوا أنّه كلما تمّ تقليل سماكة الرقائق (wafer) التي تصنع منها الخلية الشمسية, كلما ازدادت المشاكل الناتجة عن احتمالية ظهور التشققات, وذلك لأن تقليل سمك الخلية يجعلها أكثر عرضة لتطور الاجهادات الميكانيكية على سطحها عند تجميعها في لوح شمسي كهروضوئي واحد.
حيث أجرى الباحثون تجاربهم على خلايا شمسية كهروضوئية ثلاثية الباسبار (three-busbar), وكانت قيمة جهد الدارة المفتوحة لها هو 0.61V, وقيمة تيار القصر هو 38.8 mA/cm2 , بينما قيمة الاستطاعة العظمى الناتجة هي 4.72W.
صورة EL للخلايا الشمسية قبل تعرضها للضوء
Image source: University of New York, scientific reports
وقد استخدموا كاميرا رقمية بدقّة 6k×4k بيكسل ذات عدسة 18-55mm للتصوير بتقنية الضوء الكهربائي (electroluminescence (EL)), حيث تمّ ربط عيّنات الخلايا الشمسية المختبرة مع منبع تغذية مجهّز للعمل تحت شروط عمل الدائرة المقصورة.
أمّا حول كيفية حساب النسبة المئوية للتشققات فقد تمّت من خلال طرح صورة الخلايا التي تحتوي على التشققات من صورة الخلايا الخالية من التشققات في اللوح الشمسي الواحد.
صورة مأخوذة للخلايا الشمسية المختبرة في نهاية التجربة
Image source: University of New York, scientific reports,
وأوضح الباحثون أن مقدار الفاقد في الطاقة التي تنتجها الخلايا الشمسية كان منخفضاً جداً عندما كانت نسبة الشقوق في الخلايا أقل من 11%.
و لا تزال هناك بعض الأسئلة الحرجة المرتبطة بهذا البحث والتي تحتاج إلى إجابات, مثلاً: كيف تتطوّر الشقوق و النقاط الساخنة بمرور الوقت؟
وقد أوصى الباحثون بأن تجرى الدراسات على خلايا شمسية تعمل في بيئات مختلفة وعلى فترات زمنية طويلة كافية بدلاً من الاختبارات التي تجرى في المخابر باستخدام الإضاءة الصناعية.
قام الباحثون بنشر نتائجهم في مجلة Scientific Reports بعنوان:
“Rapid testing on the effect of cracks on solar cells output power performance and thermal operation”
🎯 لأول مرة على مستوى الوطن العربي – فرصة تدريبية في مجال البحث والتطوير لتقنيات الطاقة المتجددة
