حساب كفاءة الخلايا الشمسية، تعد خطوة تحديد كفاءة الخلايا الشمسية في غاية الأهمية عند تصميم النظام الشمسي، حيث تعبر عن مقياس لكمية الإشعاع الشمسي الساقط على سطح الخلايا الشمسية لكي يتحول إلى طاقة كهربائية.
ومع التطور المتتالي خلال السنوات الماضية وحتى هذه اللحظة ارتفعت كفاءة الألواح من 15% إلى 22.8% وهي أعلى نسبة خلال السنوات الأخيرة قد وصلت إليها بعض الشركات المتخصصة في تصنيع الخلايا.
أصبحت هناك ألواح شمسية بقدرة 400 واط وبكفاءة 22.8% تم تصنيعها بواسطة شركة صن باور “SUN POWER”، فكلما كانت الكفاءة والقدرة أعلى مع الحجم الأقل مساحة كلما كان ذلك أفضل.
اقرأ أيضاً
- الفيوزات المخصصة للطاقة الشمسية
- الفرق بين كابلات الطاقة الشمسية والكابلات العادية
- تصميم نظام طاقة شمسية 24V
كفاءة الخلية الكهروضوئية الشمسية
تحدد كفاءة الخلية من خلال بنية الخلية ومواد السيليكون الأساسية المستخدمة والتي قد تكون من نوع P أو نوع N. وقد ظهرت أعلى كفاءة لخلية نوع N-type IBC والتي وصلت إلى 22.8% خلال السنوات الأخيرة.
وما زالت التطويرات تجري على خلفية التنافس بين الشركات المصنعة للخلايا الشمسية، حيث يسعى المنافسين بأن يكونوا في المرتبة الأولى، ومن أجل ذلك لا بد من رفع الكفاءة مع تقليل حجم اللوح بقدر الإمكان وزيادة القدرة الإنتاجية.
علاقة الكفاءة مع مساحة اللوحات
تحدث الكفاءة فرقاً كبيراً في مقدار مساحة السطع المطلوبة، فكلما كانت إنتاجيه الألواح ذات الكفاءة العالية أكبر لكل متر مربع تتطلب مساحة أقل، وهذه ميزة مهمة لا بد من أخذها في الاعتبار، وهي كفاءة اللوح الشمسي ومساحته.
مثال على ذلك: إذا توفر لدينا لوح شمسي بمساحة واحد متر مربع، يمكنه إنتاج طاقة 100 واط، وكانت طاقة الإشعاع الشمسي الساقط عليه 1000 واط لكل متر مربع، فإن كفاءة اللوح 10% فقط.
بينما اللوح الشمسي بمساحة 0.5 متر مربع يسقط عليه طاقة إشعاع شمسي بمعدل 500 واط لكل متر مربع، ويمكنه إنتاج طاقة بقدرة 100 واط، فإن كفاءة اللوح 20%.
العوامل المؤثرة على كفاءة الخلايا الشمسية
هناك عوامل خارجية على أرض الواقع قد تؤثر على كفاءة الخلايا الشمسية بالانخفاض ومنها:
- معدل الإشعاع الشمسي الساقط على الأرض بوحدة الواط لكل متر مربع (W/m2).
- التظليل.
- الاتجاه.
- درجة الحرارة.
- الموقع (خط العرض).
- الوقت من العام.
- الغبار والرذاذ.
كفاءة أنواع الخلايا الشمسية
| الكفاءة | نوع الخلية الشمسية |
|---|---|
| 15 to 18% | Polycrystalline |
| 16.5 to 19% | Mono crystalline |
| 17 to 19.5% | Poly crystalline PERC |
| 17.5 to 20% | Mono crystalline PERC |
| 19 to 20.5% | Mono crystalline N-type |
| 19 to 21.7% | Mono crystalline N-type HJT |
| 20 to 22.6% | Mono crystalline N-type IBC |
كفاءة تحويل طاقة الخلية الشمسية
تعرف كفاءة تحويل الطاقة للخلية الشمسية بأنها النسبة المئوية للقدرة المحولة من الإشعاع الضوئي الممتص، عندما تكون الخلية أو الخلايا الشمسية متصلة بحمل كهربائية.
وتحسب كفاءة الخلية من المعادلة التالية:
كفاءة الخلية أو الخلايا الكهروضوئية (%) = قدرة الخلية أو الخلايا ÷ (مدخل إشعاع الضوء W/m2 × مساحة الخلايا بالمتر مربع m2) × 100
مثال على حساب كفاءة الخلايا الشمسية
لوح شمسي بقدرة 200 واط ومساحته 1.4 متر مربع، وأن طاقة الإشعاع الشمسي الساقط عليه بمعدل 1000 واط لكل متر مربع، احسب كفاءة اللوح الشمسي.
كفاءة الخلية أو الخلايا الكهروضوئية (%) = (قدرة الخلية أو الخلايا ÷ (مدخل إشعاع الضوء W/m2 × مساحة الخلايا بالمتر مربع m2)) × 100
= (200 ÷ (1000 × 1.4)) × 100
= 14.3%
ملاحظة مهمة: يفضل عند حساب كفاءة الخلايا الشمسية أن نقيس طول وعرض الخلية نفسها وضربها في عدد الخلايا، وتحويلها للمتر لكي تحصل على قيمة كفاءة دقيقة، وليس أن تقيس كامل اللوح الشمسي عند تحصل على قيمة مرتفعة نسبياً، لأن اللوح به مساحات فارغة بين كل خلية والخلية الأخرى، وكذلك الفراغ الموجود بين الأطار والخلايا.
المصادر والمراجع
السوال الذي يطرح نفسة لو اشتريت لوح 255 واط يعني راح استفيد بس من 18% من قدرة اللوح يعني 46 وات فقط واحسب على كذا ؟
صراحة كنت أبحث عن إجابة هذا السؤال ،فممكن تعطينا الاجابة ،مشكرو
أهلاً بك في موقع فولتيات
لا أخي، ليس 46 واط بل 255 واط كامل ولكن الكفاءة لها علاقة بمساحة اللوح الشمسي والقدرة الإنتاجية، وعادة ما تجد في بيانات اللوح إشعاع شمسي 1000 وات لكل متر مربع.
والآن عند القول أن اللوح الشمسي (255 واط) مساحته 1.6 متر (وليس 1 متر مربع)، هذا يعني أن مساحة اللوح كبيرة مقارنة مع القدرة الإنتاجية القليلة، بالتالي فإن الكفاءة متدنية.
الخلاصة: يتم تحديد كفاءة اللوح الشمسي بتقسيم قدرته على 1000 واط لكل متر مربع؛ فكلما كانت مساحة اللوح الشمسي أصغر مع قدرة أعلى زادت الكفاءة والعكس صحيح.
أهلاً بك في موقع فولتيات
لا أخي، ليس 46 واط بل 255 واط كامل ولكن الكفاءة لها علاقة بمساحة اللوح الشمسي والقدرة الإنتاجية، وعادة ما تجد في بيانات اللوح إشعاع شمسي 1000 وات لكل متر مربع.
والآن عند القول أن اللوح الشمسي (255 واط) مساحته 1.6 متر (وليس 1 متر مربع)، هذا يعني أن مساحة اللوح كبيرة مقارنة مع القدرة الإنتاجية القليلة، بالتالي فإن الكفاءة متدنية.
الخلاصة: يتم تحديد كفاءة اللوح الشمسي بتقسيم قدرته على 1000 واط لكل متر مربع؛ فكلما كانت مساحة اللوح الشمسي أصغر مع قدرة أعلى زادت الكفاءة والعكس صحيح.