أولًا: لماذا الآن؟ التصنيع على مستوى التيراواط يدفع نحو حلّ الأرباع
مع تقدّم منظومة التصنيع العالمية في قطاع الطاقة الشمسية بثبات نحو مستوى التيراواط، دخل تطور تقنيات الخلايا والألواح الشمسية مرحلة عميقة تتسم بالدقة العالية والتكامل المنهجي بين مختلف حلقات سلسلة القيمة. وتُظهر ديناميكيات الصناعة في عام 2026 أن تحسين أداء البُنى الخلوية الرئيسية، ولا سيما خلايا N-type TOPCon، لم يعد يعتمد على اختراق تقني منفرد، بل أصبح مرتبطًا بدرجة كبيرة بمحاذاة كاملة لسلسلة القيمة، بدءًا من تصنيع الرقائق ونمو البلورات، وصولًا إلى قائمة مواد اللوح الشمسي.
في هذا السياق، ومن أجل الاستمرار في دفع حدود كفاءة التحويل مع الحفاظ على توازن التكلفة، برزت تقنية القطع الليزري إلى أربعة أرباع، ممثلةً بتصميم 264 قطعة، مع تقنية تخميل الحواف المصاحبة لها، باعتبارهما منصة تقنية مركزية لرفع كفاءة خلايا TOPCon في عام 2026.
إن الانتشار الواسع لبنية الأرباع له منطق فيزيائي وكهربائي عميق. فمع انتقال أحجام الرقائق بصورة شبه حتمية نحو مقاسات G12، أي 210 مم، وإلى الرقائق المستطيلة G12R، أصبح التيار الداخلي الناتج عن تشغيل الرقائق كبيرة المساحة عند الحمل الكامل مرتفعًا جدًا. وفي الألواح التقليدية ذات الخلايا الكاملة أو أنصاف الخلايا، يؤدي هذا التيار العالي إلى خسائر كبيرة في المقاومة التسلسلية داخل بنية الربط والتغليف.
وبحسب قانون جول في الفيزياء الصلبة ونظرية الدوائر الكهربائية:
فقد القدرة = I²R
أي أن الفقد الحراري المقاومي في منطقة معينة من اللوح يتناسب مع مربع التيار المار في تلك المنطقة. وعند تقسيم خلية TOPCon كاملة الحجم إلى أربعة أجزاء طولية رفيعة باستخدام قطع ليزري عالي الدقة، ينخفض التيار المار في كل موصل رئيسي من موصلات الربع نظريًا إلى ربع قيمته الأصلية. ومع افتراض بقاء مقاومة الربط R شبه ثابتة، فإن الفقد الحراري المحلي الناتج عن جول ينخفض إلى واحد على ستة عشر مقارنة بالخلية الكاملة.
هذا التأثير، أي “خفض التيار لتقليل الفقد” الناتج عن التقسيم الفيزيائي للمساحة، يمنح تقنية الأرباع أفضلية لا تستطيع تقنيات الأنصاف أو الأثلاث الوصول إليها عند السعي لرفع القدرة المطلقة للوح الشمسي.
على مستوى سلسلة الصناعة، تتجه التقنيات في عام 2026 كما يلي:
في حلقات الرقائق ونمو البلورات، هناك اصطفاف أعمق بين سلسلة القيمة، واتجاه واضح نحو الرقائق فائقة الرقة، مع تشديد التحكم في البصمة الكربونية واستهلاك الطاقة. وتتحرك سماكات الرقائق نحو حدود 110–130 ميكرومتر، مع متطلبات صارمة جدًا لنقاوة المادة.
أما في البنية الأساسية للخلايا، فأصبحت الحدود بين التقنيات الرئيسية أقل وضوحًا، مع تركيز أكبر على تخميل الواجهات وتحسينات المعدنة. وتظل TOPCon القاعدة الصناعية الرئيسية، لكنها تستعير من تقنيات BC وHJT بعض حلول المواد والمعالجة.
وعلى مستوى تصميم الألواح، يتجه الابتكار نحو زيادة كثافة تقسيم الخلايا، وتعظيم المساحة الفعالة لتوليد الكهرباء، وتقليل الاعتماد على الفضة في الربط. وتشمل الملامح الأساسية: التصميم متعدد القطع، ولا سيما الأرباع، والتغليف عالي الكثافة أو عديم الفجوات، وإدخال بنية صفر موصلات رئيسية 0BB.
أما مواد اللوح، فتتجه نحو ارتباط أعمق بين اختيار المواد وبنية الخلية، مع تخصيص أكبر حسب سيناريو الاستخدام. ويشمل ذلك تحسين أفلام التغليف والزجاج وتقنيات الإحكام، بما يتناسب مع تطبيقات BIPV أو الألواح خفيفة الوزن في البيئات القاسية.
لكن بينما تُخفض تقنية الأرباع خسائر المقاومة بدرجة كبيرة، فإنها تكشف في الوقت نفسه عن عيب كهربائي قاتل: تضاعف مساحة الحواف المكشوفة الناتجة عن القطع. فالقطع الفيزيائي يدمّر لا محالة طبقات التخميل الكيميائي الأصلية على سطح الرقاقة، ويدخل عيوبًا شبكية عميقة وإجهادات حرارية في سطح القطع. وهذا يؤدي إلى خطر تراجع شديد في عامل الامتلاء FF وجهد الدائرة المفتوحة Voc.
ومن داخل هذه المعادلة بين “العائد الفيزيائي” و“ضرر المادة”، اندفعت تقنية تخميل الحواف تاريخيًا إلى قلب مرحلة الإنتاج الكمي.
إن تقنية الأرباع، مع صفر موصلات رئيسية 0BB، والتغليف عالي الكثافة عديم الفجوات، وترقيق الرقائق، تشكل منظومة تعاون عميقة على مستوى النظام. هذه التقنيات ليست بدائل بسيطة لبعضها، بل هي تقسيم دقيق للأدوار وتعزيز متبادل للأداء.
علاوة على ذلك، يشير حكم الخبراء في الصناعة إلى أن الفائدة النظامية لتقنية الأرباع في “أمان النقاط الساخنة” ظلت لسنوات طويلة أقل من قيمتها الحقيقية. فآلية الحماية الفيزيائية الفطرية الناتجة عن انخفاض التيار أصبحت تُعاد تسعيرها الآن مع زيادة تواتر الظروف المناخية المتطرفة.
