لماذا تتوفر الألواح الشمسية باللونين الأسود والأزرق؟

تستخدم العديد من وسائل الإعلام والمقالات المتعلقة بالطاقة الكهروضوئية في كثير من الأحيان مصطلح 'المحيط الأزرق من الألواح الشمسية' لتصوير البحر الكاسح من الألواح الشمسية الموجودة في مزارع الطاقة الشمسية الضخمة.

ولكن بما أن غالبية الألواح الشمسية التي نواجهها كل يوم هي سوداء، فلماذا تستمر هذه المقالات في استخدام اللون الأزرق لوصفها؟

والسبب هو أن الألواح الشمسية تأتي باللونين الأسود والأزرق. عادة، تكون الألواح التي تظهر باللون الأسود أحادية البلورات، في حين أن الألواح الزرقاء متعددة البلورات.

• الألواح الشمسية الزرقاء: الخلايا الداخلية مصنوعة من السيليكون متعدد البلورات، والذي يتم إنتاجه باستخدام عملية الصب. وينتج عن ذلك بلورات سيليكون متعددة بأحجام مختلفة بالداخل، مع وجود حدود حبيبية بينها. وينثر الضوء عند حدود الحبوب هذه. بالإضافة إلى ذلك، فإن طلاء نيتريد السيليكون المضاد للانعكاس الذي يشيع استخدامه أثناء التصنيع يخلق تأثير تداخل لأطوال موجية محددة (مثل الضوء الأزرق). يمنح هذان العاملان معًا الألواح متعددة البلورات مظهرها المحبب المميز، والذي يظهر عادةً باللون الأزرق الفاتح أو الأزرق الرمادي أو النيلي. تمثل الألواح متعددة البلورات مسارًا تكنولوجيًا مبكرًا في مجال الخلايا الكهروضوئية.

• الألواح الشمسية السوداء: الخلايا الداخلية مصنوعة من السيليكون أحادي البلورية، والذي يتم زراعته باستخدام طريقة تشوخرالسكي. وينتج عن هذا بنية بلورية كاملة ومرتبة للغاية مع ذرات مرتبة بدقة. يضمن هذا الهيكل انعكاسًا منخفضًا للغاية للضوء على السطح (عادةً أقل من 3%-5%)، مما يسمح بامتصاص معظم الضوء المرئي. إلى جانب التقدم في تكنولوجيا تركيب الخلايا، وتحسين سماكة طبقة نيتريد السيليكون، والتحسينات في تكنولوجيا طلاء الزجاج الكهروضوئي، تقدم الوحدات الشمسية أحادية البلورية مظهرًا أسود داكنًا موحدًا. أصبحت الألواح أحادية البلورية هي المسار الرئيسي للتكنولوجيا الكهروضوئية منذ عام 2019.

وبصرف النظر عن الفرق في اللون، فإن هذين النوعين من الألواح الشمسية يختلفان أيضًا بشكل كبير في الكفاءة. الألواح الشمسية الزرقاء، وهي عبارة عن وحدات متعددة البلورات تمثل تقنية الخلايا الكهروضوئية السابقة، عادةً ما تتمتع بكفاءة توليد طاقة أقل من 18٪ (بأحجام خلايا تبلغ 166 ملم أو أصغر). في المقابل، تحقق الوحدات أحادية البلورة السوداء الحالية عمومًا كفاءات تتجاوز 23% (باستخدام أحجام خلايا أكبر مثل 166 مم، أو 182 مم، أو 183 مم، أو 210 مم).

يمكنك ببساطة التمييز بين ما إذا كانت اللوحة الشمسية تستخدم تقنية أحادية البلورات أو متعددة البلورات من خلال لونها. ومع ذلك، تعتمد هذه الطريقة على لون الجانب الأمامي للوحة. نظرًا لعدم وجود سطح محكم، فإن الجانب الخلفي للوحدات أحادية البلورية ثنائية الجانب لا يزال يظهر باللون الأزرق.