كيف تعمل الألواح الشمسية: تعتبر الألواح الشمسية إحدى طرق الاستفادة من الطاقة المتجددة للشمس وهي اختراع مهم واقتصادي للغاية، لذا فإن موقع جديد اليوم يمنحك جميع المعلومات حول هذه الألواح الشمسية.
الخلايا الشمسية واستخداماتها
- الخلايا الشمسية هي جهاز يمكنه تحويل الطاقة الضوئية إلى كهرباء.
- الاجابة على السؤال: كيف تعمل الخلايا الشمسية؟ اكتشفنا أن هذه العملية تحدث من خلال ما يسمى بالتأثير الكهروضوئي، والذي يسمى أيضًا الخلية الكهروضوئية.
- تعتبر الألواح الشمسية أيضًا موردًا مهمًا للطاقة.
- بعد كل شيء، لا يتطلب الأمر وقودًا لإنتاج طاقة كهربائية أو عدة تفاعلات كيميائية.
- كما أن الخلايا الشمسية لا تشبه المولدات لأنها لا تحتوي على أجزاء متحركة.
- يمكن العثور على الخلايا الشمسية في العديد من التكوينات الصغيرة المعروفة باسم الألواح الشمسية.
- تستخدم هذه الألواح أيضًا في المنازل لتحل محل مصدر الطاقة التقليدي.
- أيضًا من المناطق التي تستخدم فيها هذه اللوحات مناطق جغرافية بعيدة.
- نظرًا لمدى صعوبة توفير أي مصدر طاقة تقليدي، فإنه يستخدم الألواح الشمسية.
- يمكن أن تكون الخلايا الشمسية متاحة أيضًا في شكل عدة مجموعات كبيرة تسمى المصفوفات.
- كما أنها تتكون من عدة آلاف من الخلايا الفردية.
- يتم استخدامها لتحويل ضوء الشمس إلى طاقة كهربائية وتوزيع هذه الطاقة في المناطق السكنية والصناعية والتجارية.
- يتم ذلك بمساعدة محطات الطاقة المركزية.
- تُستخدم الخلايا الشمسية أيضًا لتشغيل معظم المركبات الفضائية والأجهزة مثل الأقمار الصناعية والمحطات الفضائية.
- وذلك لأنه لا يستهلك الوقود، لأنه مستقر، بالإضافة إلى أنه لا يحتاج إلى صيانة مستمرة.
- كما أنها تستخدم في صنع الألعاب الإلكترونية وأجهزة الراديو المحمولة وأجهزة الكمبيوتر المحمولة وغيرها من الأجهزة.
ولا تفوت قراءة مقالنا حول موضوع: كيف تعمل الألواح الشمسية
تركيب الألواح الشمسية
- تحتوي الخلايا الشمسية على العديد من مواد أشباه الموصلات مثل فوسفيد الإنديوم والسيليكون وسيلينيد النحاس الإنديوم.
- وهذه المواد ووظيفتها هي تحويل الطاقة الضوئية للشمس إلى طاقة كهربائية يمكن استخدامها.
- يحتوي أيضًا في الغالب على طلاء مضاد للانعكاس لتقليل فقد الضوء.
- يتكون الطلاء المضاد للانعكاس عادة من التنتالوم أو أكسيد السيليكون أو التيتانيوم.
- يتكون على سطح الخلية من ثلاث طبقات رئيسية: الطبقة الموصلة العلوية والطبقة الماصة والطبقة الخلفية.
- بالإضافة إلى العنصر الذي يحتوي على طبقتين كهربائيتين سالبة وموجبة، فإن الطبقة السالبة هي طبقة التلامس الكهربائية الخلفية.
- تتكون هذه الطبقة من السيليكون النقي، الذي أضيف إليه بعض الشوائب من عنصر خماسي التكافؤ، مثل الفوسفور.
- أما الطبقة الموجبة فهي طبقة تلامس كهربائية وهي موجودة في مقدمة الخلية وتتكون من قطعة مأخوذة من بلورات أحادية من السيليكون.
- بالإضافة إلى ذلك، تمت إضافة بعض الشوائب لعنصر ثلاثي التكافؤ مثل البورون.
- تعمل كلتا الطبقتين معًا لنقل التيار الكهربائي من وإلى الخلية الشمسية.
يمكنك أيضًا التعرف على: أسعار وأنواع الألواح الشمسية
كيف تعمل الألواح الشمسية
لمعرفة كيفية عمل الخلايا الشمسية، نحتاج إلى معرفة كيفية تعامل الخلايا الشمسية مع أشعة الضوء، على سبيل المثال:
- تتمثل وظيفة الخلايا الشمسية في تحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كهربائية.
- تحدث هذه العملية أيضًا بسبب سقوط أشعة الشمس على الخلايا الشمسية.
- الطبقة المضادة للانعكاس التي تحدثنا عنها تحبس الضوء الساقط بشكل فعال، مما يحسن انتقاله إلى بقية الطبقات اللاحقة.
- عندما تتعرض الصفيحة السالبة لأشعة الشمس، تنتقل طاقة الفوتون إلى الإلكترونات في منطقة التكافؤ.
- بهذه الطريقة، يمكن نقل هذه الطاقة إلى منطقة التوصيل الموجودة في الشريحة السلبية.
- أيضًا، بدورها، ستنتقل الفجوات الموجبة إلى المنطقة الموصلة للشريحة الموجبة.
- ينتج عن هذا اختلاف في الجهد بين كلا السطحين للتقاطع المزدوج، ويمكن توصيل كلا السطحين كهربائيًا.
- يتم ذلك من أجل إنتاج تيار كهربائي في دائرة كهربائية عندما تتحرك الإلكترونات من الرابط السلبي إلى الرابط الموجب في الدائرة الكهربائية.
- من خلال هذه العملية، يمكننا تحويل الطاقة الضوئية لأشعة الشمس إلى كهرباء.
تطور الخلايا الشمسية عبر التاريخ
- عمل العالم بيكريل على دراسة تأثير الضوء على المعادن عام 1839.
- لاحظ العالم بيكريل التأثير الكهروضوئي على هذه المعادن، ثم أظهر آدم وسميث في عام 1877 لأول مرة مفهوم الموصل الكهروضوئي.
- ثم في عام 1883، تمكن العالم فريتز من تركيب أول خلية شمسية مصنوعة من السيلينيوم.
- سمحت التطورات التي صاحبت نظريات ميكانيكا الكم للعلماء بشرح الظواهر المتعلقة بالكهرباء الضوئية.
- كيف تم شرح ظاهرة الحساسية الضوئية للعديد من المواد مثل أكسيد النحاس والسيليكون وكبريتيد الثاليوم وكبريتيد الرصاص.
- في عام 1941، تم إنشاء أول خلية شمسية من السيليكون بكفاءة تقل عن 1٪.
- في منتصف الخمسينيات تم إنتاج خلية شمسية بكفاءة 6٪.
- ساهم التوسع في البحث المتعلق بتطوير العلوم الفيزيائية ودراسة التبادلات الكهروضوئية والكهربائية في التطورات في مجال إنتاج الخلايا الشمسية.
- أدى هذا التطور إلى زيادة كفاءة الخلايا السامة بالإضافة إلى تقليل تكلفتها.
- استمر نمو الخلايا الشمسية وتطورها في السبعينيات والثمانينيات من القرن العشرين، وذلك بفضل علم البنية المجهرية للبنية المجهرية لأشباه الموصلات.
- ثم خلال هذه الفترة، أصبحت الخلايا الشمسية من أكثر الطرق العلمية طموحًا لإنتاج الطاقة الكهربائية.
- بالإضافة إلى إنتاج هذه الطاقة بمصدر طاقة متجدد وهو طاقة ضوئية من الشمس.
اقرأ أيضًا: تطبيقات استخدام الألواح الشمسية
لذا، فقد أجبنا على السؤال حول كيفية عمل الخلايا الشمسية، كما ذكرنا الطرق التي تنتج بها هذه الخلايا الطاقة، وكيف تعمل وتتطور.