تمر صناعة الألواح الشمسية السيليكونية بمراحل مستقلة: تجهيز المادة، وصنع الخلايا، ثم تجميعها في وحدات. ولا يلزم أن تنفذها منشأة واحدة. [1]
الخلاصة السريعة
تصنع رقائق السيليكون أولًا، ثم تعالج لتصبح خلايا شمسية توصل وتغلف داخل اللوح. [1]
- يحوّل السيليكون عالي النقاوة إلى كتل بلورية، ثم تقطع إلى رقائق رقيقة. [1]
- تصنيع الخلية يتضمن عمليات على سطح الرقاقة وطبقاتها وموصلاتها؛ ويعرض PV-TEC أجهزة لمعالجة هذه المراحل وفحصها. [2]
- توصيل الخلايا وتغليفها وظيفتان مختلفتان في تجميع الوحدة؛ ويعرض Module-TEC تجهيزات لكلتيهما. [3]
- يشمل الفحص، بحسب الغرض، الوصلات والمواد والالتصاق؛ فلا تكفي صورة اللوح للحكم على جودته. [3]
من السيليكون إلى الرقاقة
يبدأ المسار بسيليكون عالي النقاوة. يصهر، ثم تنمى منه كتلة بلورية؛ ففي إحدى الطرق تسحب بلورة من المصهور انطلاقًا من بذرة. بعد ذلك تقطع الكتلة بمناشير سلكية مطلية بالماس إلى رقائق. الرقاقة هي المادة التي تدخل تصنيع الخلية، وليست لوحًا جاهزًا. [1]
يساعدك التفريق بين الأسماء على قراءة أخبار الصناعة: إنتاج الرقائق، وإنتاج الخلايا، وتجميع الألواح أوصاف لمراحل مختلفة. عند المقارنة بين مصنعين، حدد المرحلة التي تتحدث عنها كل صفحة قبل مقارنة أرقام الإنتاج.
كيف تتحول الرقاقة إلى خلية؟
تحتاج الرقاقة إلى عمليات تصنيع دقيقة. يوضح مركز PV-TEC التابع لمعهد فراونهوفر جانبًا منها من خلال تجهيزاته: تنظيف ومعالجة كيميائية للأسطح، وأفران للانتشار والأكسدة، وأجهزة لترسيب طبقات، ثم أنظمة للطباعة المعدنية والتجفيف والتلبيد. والترسيب هنا تكوين طبقة على السطح، لا تركيب زجاج اللوح الخارجي. [2]
هذه قائمة بقدرات مركز بحث وتطوير قريب من الصناعة، وليست وصفة تشغيل واحدة لجميع الخلايا. يطور المركز تسلسلات مختلفة ويستقبل كذلك خلايا أنجز جزء من تصنيعها لتقييم عمليات معينة. لهذا لا نستنتج ترتيب كل جهاز أو ظروف تشغيله من اسم المرحلة وحده. [2]
وتوجد في المركز أنظمة لفحص الرقائق بعد مراحل المعالجة، وأجهزة لتوصيف الخلايا. أي إن الفحص لا يقتصر على النظر إلى المنتج النهائي بعد جمعه في لوح. [2]
توصيل الخلايا ثم تغليفها
تجمع الخلايا الموصولة بين زجاج أمامي ومواد تغليف، مع غطاء خلفي قد يكون بوليمرًا أو زجاجًا. تدمج الطبقات حراريًا، ثم تضاف مكونات مثل الإطار وصندوق التوصيل. هذا وصف لمسار الألواح السيليكونية؛ ولهذا لا نساوي الخلية المفردة بالوحدة المكتملة. [1]
يعرض Module-TEC أكثر من وسيلة لتوصيل الخلايا، منها اللحام والربط بمواد لاصقة موصلة. كما ينتج وحدات ذات زجاج من الجهتين أو زجاج وغشاء خلفي. يبين الرسم الفرق الوظيفي بين إنشاء الوصلات ودمج مجموعة الخلايا في غلاف؛ ولا يعرض دائرة تركيب منزلي. [3]
ماذا يفحص بعد التجميع؟
تتغير أداة الفحص مع السؤال. يذكر Module-TEC المجهر لتحليل الوصلات، واختبارات خواص المواد والالتصاق، وتحليل اللمعان الكهربائي لتقييم جودة عمليات الإنتاج. إنها أمثلة على فحوص محددة، لا ضمان شامل يستنتج من صورة أو من وجود إطار وزجاج. [3]
عند قراءة تقرير تصنيع، ابحث عن اسم الجزء المفحوص وطريقة الفحص والنتيجة المذكورة. وإذا قال التقرير إن وصلة فحصت، فلا تحول العبارة إلى حكم على كل خواص اللوح. وبالمثل، افصل وصف مراحل الإنتاج عن ادعاء أداء يحتاج قياسًا موثقًا.
المصادر ومتابعة القراءة
- وزارة الطاقة الأمريكية: أساسيات تصنيع الخلايا والوحدات الشمسية (يفتح في نافذة جديدة)energy.gov
- فراونهوفر ISE: مركز تصنيع وتقييم الخلايا PV-TEC (يفتح في نافذة جديدة)ise.fraunhofer.de
- فراونهوفر ISE: تقنيات تجميع الوحدات وفحصها في Module-TEC (يفتح في نافذة جديدة)ise.fraunhofer.de
أُعدّ هذا المقال بصياغة عربية أصلية بالاستناد إلى المصادر أعلاه، وهو مدخل تمهيدي إلى الموضوع. اقرأ منهجية المحتوى وحدوده.