ما هي الخلايا ذات الفيلم الرقيق ! كيف تعمل ؟ولماذا لا يتم استخدامها في المشاريع المنزلية؟ (الجزء الأول)

يهدف التطور التكنولوجي المتسارع في عالم الخلايا الشمسية لإيجاد خلايا أصغر حجما ، وأقل تكلفة ، أقل وزنا ،أطول عمرا بالتالي الخلايا المتوفرة اليوم سعرها اقل من السابق وبالتالي  هناك فرصة أكبر لتوفرها لأصحاب البيوت والمشاريع المنزلية. ومن أجل هذا سنتناول في الجزء الأول من هذه المقالة العديد من المواضيع عن الخلايا ذات الأغشيقة الرقيقة أو مايعرف ب  (Thin Film) وهي:

• ما هي الخلايا ذات الفيلم الرقيق ؟ 
• كيف يتم تصنيع خلايا الفيلم الرقيق ؟ 
• من أين نستطيع الحصول على خلايا الفيلم الرقيق ؟ 

ما هي الخلايا ذات الفيلم الرقيق ؟ 

خلايا الفيلم الرقيق مكون بشكل اساسي من طبقة أو عدة طبقات رقيقة من المواد الكهروضوئية التي يتم تثبيتها على قاعدة. الطبقات الرقيقة المكونة لخلايا الفيلم الرقيق بالاضافة الى الطبقات المتعددة التي تعمل على امتصاص الإشعاع  الشمسي والضوء تكون أصغر ب 300 مرة مقارنة بالخلايا التقليدية حيث أنها تمتلك خصائص الموصلات والعوازل مما يسمح لها بتحويل اشعة الشمس الى كهرباء ،هذه الصفات جعلتها من أخف الألواح وزنا وجعل لها تطبيقات مميزة من غيرها من الخلايا التقليدية.

كيف يتم تصنيع خلايا الفيلم الرقيق ؟ 

هناك أنواع مختلفة من خلايا الفيلم الرقيق يتم تمييزها من خلال نوع القاعدة المستخدمة في التصنيع تنقسم الى أربعة أنواع رئيسية :

• الكدميوم توليرايد : هو النوع الاكثر انتشارا واستخداما من خلال الشركات المصنعة حيث تشكل ما نسبته 50 % من الخلايا الموجودة في السوق ، التحدي الأكبر لاستخدام مثل هذا النوع من الخلايا هو وجود مادة الكادميوم بشكل كبير حيث أنها تعتبر مادة سامة ومضرة للبيئة ، كفاءة اللوح تتراوح ما بين  9-11 % وتم اختبارها في ظروف معينة تصل كفاءتها  الى 18.7 % .
• آمورف سیلیکون (a-Si):  الخلايا الشمسية التي تصنع باستخدام الامورف سيليكون تكون بالعادة أقل كفاءة ويتم استخدامها للتطبيقات الصغيرة ،لكن من خلال التطور في عملية التصنيع واستخدام تقنية التكديس أي عدة طبقات متتالية تم رفع كفاءة هذا النوع من الخلايا أصبحت ما يقارب 6-8 % ،هذا النوع من الخلايا يأتي بعد خلايا الكادميوم توليرايد من حيث الكفاءة ويتفوق على كل من الكادميوم توليرايد و (CIGS ) بأنه اقل سمية وضرر وأعلى عمر افتراضي .
• النحاس والانديوم والجاليوم سيلينايد  (CIGS): هذا النوع من اسمه يوضح كيف ما هي العناصر الداخلة في عملية تصنيعها ، تم البدء في تصنيع هذا النوع من الخلايا في ألمانيا في عام 2011 ،والآن يتم تصنيعه في الولايات المتحدة والصين ،تبرز كفاءته العالية في الاختبارات التي تتم تحت ظروف معينة في المختبر ، لكن كفاءته الحقيقية تظهر على أرض الواقع بقيمة أقل تصل الى 10 – 12 % .
• جاليوم ارسنايد : هذا النوع من الخلايا يتم تصنيعها باستخدام  عناصر جاليوم ارسنايد، يمتاز بأنه أكثر أنواع الفيلم الرقيق كفاءة حيث انه يصل الى 28.8 % ، نظرا لسعره المرتفع يتم استخدامه في المركبات الفضائية وبعض التطبيقات الخاصة .

من أين نستطيع الحصول على خلايا الفيلم الرقيق ؟ 

يتم تصنيع هذا النوع من الخلايا من عدة مصنعين وشركات وهي :

• شركة فيرست سولار(First Solar)   رائدة في تصنيع  تقنية خلايا الكادميوم.
• شركة سولو بور(Solo power) رائدة في مجال تصنيع تقنية ( CIGS )
• شركة شارب (Sharp) وهي من افضل الشركات في مجال تصنيع  خلايا امورف سيليكون منذ عام 1959 م
• سولار فرونتيير (solar frontier)  من اليابان وهي من أفضل أوائل الشركات المصنعة للخلايا  ( CIGS )

المصدر : NREL