كل لوح شمسي بيبان من بعيد نفس الشكل تقريبًا - مستطيل غامق عاكس - لكن اللي بيحصل جوه المستطيل ده هو اللي بيحدد الفروق الحقيقية في التكلفة والكفاءة والمتانة. السيليكون لسه مسيطر على السوق، لكن مواد الأغشية الرقيقة والبيروفسكايت وكيماويات ناشئة تانية بتقرّب المسافة تدريجيًا، وكل واحدة فيها ليها مفاضلاتها الخاصة بين الكفاءة وتكلفة التصنيع والثبات على المدى الطويل.

الدورة دي اللي بتقدمها أكاديمية الزمالة العربية البريطانية بتاخد المشاركين جوه المستطيل ده. بتغطي فيزياء التأثير الكهروضوئي، وعائلات المواد المتنافسة على حصة السوق دلوقتي، وإزاي بتتصمم الخلايا وتتجمع في أنظمة كاملة، والمقاييس المستخدمة للحكم إذا كانت تقنية معينة فعلاً بتتفوق على تانية.

المشاركون كمان هيبصوا للصورة الأوسع: إزاي اختيار المادة بيأثر على التكلفة والأثر البيئي على مدار دورة الحياة، والقوى السياسية والسوقية اللي بتشكّل وجهة تكنولوجيا الطاقة الكهروضوئية القادمة - وده هيجهزهم لاتخاذ قرارات مبنية على معرفة سواء كانوا بيصمموا أنظمة أو بيموّلوها أو بيضعوا السياسات اللي بتحكمها.

الفئة المستهدفة

• طلاب الهندسة والعلوم في تخصصات الهندسة الكهربائية أو علوم المواد أو ما يتعلق بها.
• المهندسون والباحثون ومديرو المشاريع في قطاع الطاقة الشمسية الراغبون في تعميق معرفتهم بالمواد.
• صناع السياسات والمناصرون في المنظمات الحكومية وغير الحكومية المهتمون بتعزيز الطاقة المستدامة.

أهداف البرنامج

في نهاية البرنامج التدريبي، هيكون المشاركون قادرين على:

• شرح آلية عمل الخلايا الكهروضوئية والعلم وراء تحويل الطاقة الشمسية.
• التعرف على أهم المواد الكهروضوئية وخصائصها وتأثيرها على أداء الخلية.
• تحليل تقنيات الطاقة الكهروضوئية المختلفة وتطبيقاتها والاتجاهات التي تشكّل مستقبلها.

المحور الأول: ما وراء اللوح الأزرق: ما الذي يحدد فعليًا أداء الخلية الشمسية

• تحديد دور الطاقة الشمسية في المشهد العالمي للطاقة.
• التأثير الكهروضوئي ولماذا يقود اختيار المادة - وليس حجم اللوح فقط - الأداء.
• المصطلحات الرئيسية المستخدمة طوال الدورة.

المحور الثاني: تاريخ موجز للخلايا الكهروضوئية: من فضول المختبر إلى صناعة عالمية

• الجدول الزمني للاختراقات الرئيسية في تكنولوجيا الخلايا الكهروضوئية.
• الاختراعات المبكرة التي أدت إلى الخلايا الشمسية التجارية الحالية.
• الاتجاهات الحالية في تطور المواد الكهروضوئية.

المحور الثالث: الإشعاع الشمسي وفيزياء التأثير الكهروضوئي

• الإشعاع الشمسي وطرق قياسه.
• طيف الإشعاع الشمسي وعلاقته بالتحويل الكهروضوئي.
• العوامل المحلية - الموقع والطقس - المؤثرة على الإشعاع المتاح.

المحور الرابع: الخلايا القائمة على السيليكون: لا تزال عماد الصناعة

• خصائص ومزايا السيليكون البلوري في الخلايا الشمسية.
• مقارنة بين تقنيات السيليكون أحادي البلورة والمتعدد البلورات.
• تحديات إنتاج السيليكون وإدارة نفاياته في نهاية عمره.

المحور الخامس: تقنيات الأغشية الرقيقة: CdTe وCIGS والسيليكون غير المتبلور

• نظرة عامة على أهم عائلات مواد الأغشية الرقيقة.
• فوائد وعيوب الأغشية الرقيقة مقارنة بالسيليكون البلوري.
• أماكن استخدام تقنيات الأغشية الرقيقة الأكثر شيوعًا.

المحور السادس: المواد الناشئة: البيروفسكايت والخلايا الكهروضوئية العضوية

• مقدمة عن مواد جديدة مثل البيروفسكايت والخلايا العضوية.
• مزايا المواد الناشئة من حيث الكفاءة والتكلفة.
• اتجاهات البحث وأين يمكن أن تُستخدم هذه المواد مستقبلاً.

المحور السابع: تصميم الخلية ومكونات توازن النظام

• بنية وطبقات الخلية الشمسية النموذجية، بما في ذلك الطلاء المضاد للانعكاس.
• مكونات توازن النظام: العاكسات وأنظمة التركيب والتخزين.
• العوامل الرئيسية الواجب مراعاتها عند اختيار مكونات توازن النظام.

المحور الثامن: بنى الأنظمة: المتصلة بالشبكة وغير المتصلة والهجينة والمدمجة بالمباني

• مقارنة بين بنى الأنظمة المتصلة بالشبكة وغير المتصلة والهجينة.
• الخلايا الكهروضوئية المدمجة في المباني (BIPV) كنهج تصميمي ناشئ.
• أنظمة تتبع الشمس والمكاسب في الأداء التي تقدّمها.

المحور التاسع: قياس الأداء: الكفاءة وعامل التعبئة وظروف الاختبار القياسية

• مؤشرات الأداء الرئيسية للخلايا الشمسية، بما في ذلك الكفاءة وعامل التعبئة.
• طرق اختبار وتوصيف أداء الخلايا.
• دور ظروف الاختبار القياسية (STC) في المقارنة العادلة بين التقنيات.

المحور العاشر: ما الذي يحدّ من الكفاءة، وكيف نتجاوزه

• تأثير درجة الحرارة والتظليل وزاوية السقوط على أداء الخلية.
• تقنيات تحسين الكفاءة، بما في ذلك الخلايا ثنائية الوجه ومتعددة الوصلات.
• الأبحاث الحالية الهادفة لرفع سقف كفاءة الخلايا الشمسية.

المحور الحادي عشر: التدهور والعمر الافتراضي والضمانات

• آليات التدهور التي تؤثر على المواد الكهروضوئية بمرور الوقت.
• العوامل المؤثرة على طول فترة إنتاجية الخلية الشمسية.
• لماذا تهم الضمانات وضمانات الأداء بالنسبة للمشترين.

المحور الثاني عشر: من أسطح المنازل إلى المزارع الشمسية واسعة النطاق

• الأنظمة الشمسية السكنية والفوائد الاقتصادية التي تقدمها لأصحاب المنازل.
• التركيبات التجارية الناجحة وبرامج القياس الصافي.
• المزارع الشمسية واسعة النطاق ودورها في التحول إلى شبكات متجددة.

المحور الثالث عشر: تطبيقات مبتكرة وغير تقليدية

• استخدامات ناشئة مثل ضخ المياه بالطاقة الشمسية والنقل بالطاقة الشمسية.
• الخلايا الكهروضوئية في كهربة المناطق النائية والريفية.
• دمج الخلايا الكهروضوئية في تقنيات الشبكة الذكية.

المحور الرابع عشر: تحليل التكلفة والحوافز المالية

• تفصيل تكاليف تركيب الأنظمة الكهروضوئية وصيانتها.
• مقارنة الأنظمة الكهروضوئية بمصادر الطاقة المتجددة الأخرى من حيث التكلفة.
• الحوافز المالية وخيارات التمويل المتاحة لمشاريع الطاقة الشمسية.

المحور الخامس عشر: تقييم دورة الحياة والبصمة البيئية

• التأثيرات البيئية المرتبطة بإنتاج الخلايا الكهروضوئية.
• لماذا يهم إجراء تقييم دورة الحياة (LCA).
• استراتيجيات تقليل البصمة البيئية لتقنيات الطاقة الشمسية.

المحور السادس عشر: الأطر التنظيمية والدعم السياسي العالمي

• السياسات الحكومية الداعمة لنشر الطاقة الشمسية.
• الاتفاقيات والالتزامات الدولية تجاه الطاقة المتجددة.
• كيف تشكّل البيئات التنظيمية ديناميكيات السوق.

المحور السابع عشر: إلى أين تتجه التكنولوجيا والسوق

• الأبحاث المتطورة والاختراقات المستقبلية المحتملة في المواد والكفاءة.
• الدور المتنامي للذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي في تحسين الأنظمة الكهروضوئية.
• اتجاهات السوق وتحديات الصناعة والفرص التي تخلقها.