الزجاج الشمسي مصنوع في المقام الأول من الزجاج المزخرف فائق الوضوح، مع المواد الخام الأساسية بما في ذلك رمل الكوارتز ورماد الصودا والحجر الجيري والدولوميت وكبريتات الصوديوم. على عكس الزجاج المعماري العادي، يجب أن يتمتع الزجاج الشمسي بنفاذية عالية للغاية للضوء لتحسين كفاءة تحويل الخلايا الكهروضوئية. من خلال تقليل محتوى الحديد في المواد الخام (عادة أقل من 150 جزء في المليون)، يمكن للزجاج الشمسي أن يقلل من امتصاص ضوء الشمس، مما يسمح لمزيد من الطاقة باختراق الزجاج والوصول إلى المكونات الكهروضوئية الأساسية.
المكونات الأساسية وهيكل الزجاج الشمسي
لا يعد الزجاج الشمسي درعًا واقيًا للمكونات الكهروضوئية فحسب، بل يعد أيضًا عنصرًا أساسيًا في تحسين كفاءة توليد الطاقة. فيما يلي مكوناته الرئيسية وعملية التصنيع:
1. المواد الخام الأساسية
رمل الكوارتز منخفض الحديد: هذه هي المادة الخام الأكثر أهمية. يظهر الزجاج العادي باللون الأخضر لاحتوائه على شوائب الحديد، بينما الزجاج الشمسي يستخدم رملًا عالي النقاء ومنخفض الحديد، مما يجعله شفافًا بالكامل تقريبًا.
التدفقات والمثبتات: يستخدم رماد الصودا لخفض درجة انصهار رمل السيليكا، بينما يعزز الحجر الجيري الاستقرار الكيميائي والقوة الفيزيائية للزجاج.
2. الهيكل البصري الخاص
لتحقيق أقصى استفادة من الطاقة الشمسية، عادة ما يعتمد الزجاج الشمسي التصاميم التالية:
معالجة النقش (سطح محكم): يتم ضغط نمط معين على شكل هرم أو نسيج على السطح الزجاجي، مما يقلل من الانعكاس المرآوي ويتسبب في انتشار الضوء الساقط، مما يزيد من طول مسار الضوء على الخلايا الشمسية.
طلاء مضاد للانعكاس (طلاء AR): يتم وضع طبقة من ثاني أكسيد السيليكون بسمك نانومتر على السطح الزجاجي، مما يزيد من نفاذية الضوء من حوالي 91% إلى أكثر من 94%.
أنواع التكنولوجيا السائدة للزجاج الشمسي
زجاج منقوش فائق الوضوح (يستخدم بشكل أساسي لخلايا السيليكون البلورية): هذا هو حاليًا النوع الأكثر استخدامًا من الزجاج الشمسي في الصناعة الكهروضوئية. من خلال عملية نقش خاصة، يتم تشكيل نسيج محدد (مثل الشكل المزخرف أو الهرمي) على سطح الزجاج. يقلل هذا الهيكل بشكل فعال من الانعكاس المرآوي ويزيد من انعكاس الضوء المنتشر، وبالتالي تحسين كفاءة التحويل الكهروضوئي. بالإضافة إلى ذلك، يتمتع الزجاج المزخرف بقوة بدنية عالية للغاية وهو مادة الحماية المفضلة لمحطات الطاقة الكهروضوئية الموزعة ومحطات الطاقة المثبتة على الأرض.
زجاج عائم فائق الوضوح (يستخدم بشكل رئيسي في خلايا الأغشية الرقيقة): على عكس الزجاج المنقوش، يتمتع الزجاج المصقول فائق الوضوح بسطح مستوٍ وناعم للغاية. نظرًا لعملية التصنيع التي تضمن التسطيح العالي للغاية، فإنه يستخدم بشكل شائع كركيزة للخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة.
في الخلايا ذات الأغشية الرقيقة، يجب ترسيب طبقة أشباه الموصلات مباشرة على السطح الزجاجي، مما يتطلب متطلبات صارمة تقريبًا على تسطيح وشفافية السطح الزجاجي. يلبي الزجاج المصقول فائق الوضوح متطلبات التصنيع الدقيقة هذه بشكل مثالي.
ما أهمية الزجاج الشمسي في الصناعة الكهروضوئية؟
ومع تسارع التحول العالمي في مجال الطاقة، فإن الطلب على الطاقة الزجاج الشمسي يستمر في الارتفاع. إنها لا تحتاج فقط إلى امتلاك مقاومة عالية التأثير (لتحمل البرد والعواصف الرملية) ولكن أيضًا مقاومة ممتازة للطقس لضمان أن تتمتع الوحدات الكهروضوئية بعمر خدمة يزيد عن 25 عامًا في البيئات الخارجية القاسية.
علاوة على ذلك، أدى تعميم وحدات الزجاج المزدوج (الزجاج الشمسي مزدوج الجوانب) إلى زيادة التقدم التكنولوجي. لا يعمل هذا الهيكل على تعزيز القوة الميكانيكية للوحدة فحسب، بل يستخدم أيضًا الضوء المنعكس من الخلف لتوليد الكهرباء، مما يزيد بشكل كبير من إجمالي توليد الطاقة.
يعد فهم "مما يتكون الزجاج الشمسي" أمرًا أساسيًا لفهم كفاءة توليد الطاقة الكهروضوئية. بدءًا من اختيار المواد الخام عالية النقاء وحتى عمليات الطلاء المتقدمة المضادة للانعكاس، يساهم كل تقدم تكنولوجي في جعل الطاقة الخضراء ميسورة التكلفة.
