هل الخلايا الشمسية الأكبر أكثر كفاءة من الخلايا الأصغر؟

بشكل عام تمتص الخلايا الشمسية الكهروضوئية الطاقة من: ضوء الشمس وتحولها إلى طاقة كهربائية، ولكن لكي تنجح هذه العملية فإن الألواح الشمسية تحتاج عادةً إلى العديد من العوامل التي قد تجعلها خلايا مثالية لتوليد الطاقة مثل: مادة الخلايا الشمسية ونوع الخلايا الشمسية وكيفية خروج الطاقة من الخلايا الشمسية.

 

وتؤثر كل من هذه العوامل على كفاءة الخلايا الشمسية، كما تتشابه معظم العوامل مع الخلايا الشمسية الكبيرة والصغيرة ولكن بعضها يختلف باختلاف الحجم، ومع ذلك قد تميل العوامل المختلفة إلى تسهيل أن تكون الخلايا الشمسية الأصغر هي أكثر كفاءة من نظيراتها الأكبر حجماً.

 

هل الخلايا الشمسية الأكبر أكثر كفاءة من الخلايا الأصغر؟

 

الحصول على الضوء:

 

إن العامل الأول الذي قد يحدد كفاءة الخلية الشمسية هو: مقدار الضوء الذي يضرب مادة الخلية الشمسية، وهنا سيحتاج سطح الخلية الشمسية إلى نوع من الاتصال الكهربائي لإكمال الدائرة وإخراج الطاقة، ويكون الاتصال الكهربائي عن طريق الأقطاب الكهربائية، ولكن تمنع هذه الأقطاب الكهربائية عادةً ضوء الشمس من الوصول إلى المادة الماصة.

 

ولسوء الحظ لا يمكننا وضع أقطاب كهربائية صغيرة على حافة الخلية الشمسية لأننا حينها نفقد الكثير من الكهرباء لمقاومة مادة الخلايا الشمسية، وهذا بدوره يعني أنه إذا كان يوجد لدينا خلية شمسية كبيرة (حوالي 5 بوصات مربعة على سبيل المثال) فإننا نحتاج إلى وجود عدة أقطاب كهربائية عبر السطح، مما يحجب الضوء، وبالتالي خفض توليد الطاقة، ومن ناحية أخرى إذا كانت خليتنا الشمسية (نصف بوصة على سبيل المثال) فإنه يمكننا الحصول على نسبة كبيرة من ضوء الشمس، وبالتالي زيادة كفاءة توليد الطاقة.

 

حجم الخلية الشمسية:

 

بشكل عام إن المسافة الأقصر تخلق عادةً مقاومة أقل، وهذا يعني أن الخلايا الأصغر سوف تهدر طاقة أقل، ولكنها تكون أكثر كفاءة، وعلى الرغم من أن كل هذه التأثيرات قد تفضل الخلايا الأصغر على الخلايا الأكبر – إلا أنه يوجد لها تأثيرات صغيرة جداً على الكفاءة، ونظراً لأن الخلايا الشمسية قد تصبح مفيدة فقط عندما يتم دمجها معاً فمن المنطقي استخدام خلايا أكبر حتى لا نضطر إلى القيام بالكثير من أعمال التجميع.

 

الكفاءة:

 

كما ذكر أعلاه يوجد هناك عدة طرق مختلفة لتحديد الكفاءة، والشيء الأكثر منطقية من وجهة نظر المستهلك هو: تحديد نسبة الطاقة الكهربائية المنتجة إلى إجمالي الطاقة من ضوء الشمس التي تضرب منطقة الخلايا الشمسية، وكما نعلم يوجد هناك أنواع عديدة من أنواع الخلايا الشمسية.

 

فعلى سبيل المثال تعد الخلايا متعددة الوظائف والتي تسمى أحياناً بالخلايا الصغيرة باهظة الثمن، ولكنها يمكن أن تكون في حدود حوالي الـ40 بالمائة من الكفاءة، ولكن من ناحية أخرى تتمتع خلايا السيليكون والتي تسمى أحياناً بالخلايا الكبيرة بكفاءة من حوالي 13 إلى 18 في المائة، وهذا بدوره يعني أن كل من المادة والتصميم والبناء للخلية لها تأثير أكبر بكثير على الكفاءة من ناحية الحجم.