كيف تعمل الألواح الشمسية ولماذا تستحوذ على العالم

1

شارك المقال 👈

Share on facebook
Share on twitter
Share on linkedin
Share on pocket

يعد موضوع الطاقة الشغل الشاغل لجميع المنظمات حول العالم لما يشكل من أهمية في حياتنا، ومع تناقص مصادر الطاقة الإحفورية فقد توجهت الأنظار باتجاه المصادر الطبيعية للطاقة كالطاقة الشمسية وطاقة الرياح والأمواج وغيرها من المصادر الطبيعية الدائمة، في هذا المقال سنلقي الضوء على الألواح الشمسية وصناعتها لما تشكله من أهمية في حاضرنا ومستقبلنا.

إذا ألقينا نظرة على صناعات الطاقة الشمسية في جميع أنحاء العالم سندرك أنها في أعلى المستويات، إذ يعتبرها البعض المنقذ الأول لمشاكل الحصول على الطاقة على الكوكب والحد من التغيير المناخي المستمر للأرض، حيث يقول برنامج الأمم المتحدة الإنمائي: “لقد أثبت استخدام الطاقة المتجددة دوره في التخفيف من تغير المناخ”.

اقرأ المزيد: احترف قصص انستغرام Instagram Story مع هذه الحيل !

لمحة تاريخية

الألواح الشمسية - لمحة تاريخية

بدأ العمل في مجال الطاقة الشّمسية في عام 1839 عندما اكتشف فيزيائي فرنسي شابّ يدعى إدموند بيكريل ما يعرف الآن باسم التأثير الكهروضوئي، إدموند الذي كان يعمل في شركة العائلة مع والده أنطوان بيكريل الذي كان عالماً فرنسياً معروفاً باهتمامه بشكل كبير بالكهرباء، حيث كان مهتماً بكيفيّة عمل الضّوء ومجالات استخدامه، فقد اكتشف أنه يمكن إنتاج الكهرباء من خلال أشعّة الشمس عندما كان في التاسعة عشر من عمره فقط.
خلال أربعينيّات القرن الماضي، حاول علماء مثل Maria Telkes استخدام كبريتات الصّوديوم لتخزين الطّاقة من الشّمس لإنشاء Dover Sun House، فعند فحص الأسلاك ونواقل الكهرباء قام المهندس راسل شوميكر أوكس باختبار عينة من السيليكون المتصدع ولاحظ أنها كانت تنقل الكهرباء على الرغم من التصدّع.
حصلت القفزة النوعية في 25 نيسان/أبريل 1954، عندما كشف الكيميائي كالفين فولر والفيزيائي جيرالد بيرسون والمهندس داريل تشابن أنهم بنوا أول خلية شمسيّة عملية من السّيليكون.

اقرأ المزيد: كيف تنضم إلى شركة أوبر وما هي شروط التقديم؟

هيكل الخلايا الشمسية

الخلايا الشّمسية هي عبارة عن خلايا سلكونية تعمل على تحويل أشعّة الشمس إلى طاقة كهربائية، حيث تتكون الخلايا من مواد كيميائية، عند امتصاصها للضوء تتنشط أحد إلكتروناتها وتصعد إلى مستوى طاقة أعلى ضمن مداراتها مما يولد طاقة، حيث يقوم الإلكترون بتبديد طاقته في المدار الخارجي ويعود إلى الخلية الشمسية.
يمكن استخدام مجموعة متنوّعة من المواد في تركيب خلايا الطاقة الكهروضوئية، ولكن أغلب الخلايا يتم تركيبها من مواد نصف ناقلة (وصلات p-n).

أنواع الألواح الشمسية

الألواح الشمسية الأحادية البلورية Monocrystalline

الألواح الشمسية الأحادية البلورية Monocrystalline

تتميز الألواح الشمسية الأحادية البلورية بمنظرها المتناسق الذي يدل على نقاء بلورات السيلكون المكونة لها، تتركب هذه الألواح من مجموعة من الخلايا المتراصفة بجانب بعضها البعض (غير متلاصقة) على شكل صفوف وأعمدة مكونة من كريستالات السيلكون النقية (بلورة واحدة من السيلكون النقي)، يتم تغطية اللوح بغطاء زجاجي لمنع تأثير العوامل الجوية عليها وتأطيرها بإطار من الألمنيوم.

تتميز بكفاءتها العالية في حالة الضوء الخافت والتي تتراوح ما بين 21-15 % مما يقلل كمية الألواح الشمسية المستخدمة لتوليد الكمية المطلوبة من الكهرباء، تأتي بضمان 20 سنة أو أكثر لذا يعد عمرها الافتراضي مرتفع، من عيوبها ارتفاع ثمنها.

الألواح الشمسية المتعددة البلورات Polycrystalline

الألواح الشمسية المتعددة البلورات Polycrystalline

تشبه هذه الألواح الألواح احادية البلورة في تكوينها لكن في هذا النوع يتم صهر بلورات السيليكون معاً في قالب واحد قبل تقطيعها إلى رقائق (الخلايا متلاصقة) وغالباً ما تكون إطارات الألواح من الفضة أما الغطاء الخلفي فيكون عادةً إما فضي أو أبيض.

تتراوح كفاءتها في الضوء الخافت ما بين 13-17 % أي يحتاج إلى عدد ألواح أكبر من سابقتها لتوليد الكمية المطلوبة من الكهرباء ،عمرها الافتراضي كبير أيضاً وتأتي بضمان 20 سنة أو أكثر، وتميل هذه الالواح إلى الحصول على تدرج اللون الأزرق بسبب الضوء الذي ينعكس على أجزاء السيليكون في الخلية بطريقة مختلفة عما تنعكس على رقاقة السيليكون البلورية الأحادية النقية.

اقرأ المزيد: تعرّف على كيفية إستعادة رسائل WhatsApp المحذوفة حتى بدون نسخة إحتياطية

الألواح الشمسية ذات الأغشية الرقيقة Thin Film

الألواح الشمسية ذات الأغشية الرقيقة Thin Film

على عكس الألواح الشمسية الأحادية البلورية أو الكرستالية يتم تصنيع هذه الألواح من مجموعة متنوعة من المواد حيث يتكون النوع الأكثر شيوعًا منها من الكادميوم تيلورايد (CdTe) حيث يتم وضع طبقة من CdTe بين طبقات التوصيل الشفافة التي تساعد على التقاط أشعة الشمس، كما يحتوي هذا النوع على طبقة زجاجية في الأعلى للحماية من المؤثرات الخارجية.

يمكن استخدام بعض المواد الأخرى في تصنيع هذه الألواح مثل السيليكون غير المتبلور (a-Si) والذي يشبه في تكوينه الألواح الأحادية البلورية والخلايا متعددة الكريستالات التي تستخدم السيليكون في تكوينها إلا أنه في Thin Film يتم استخدام رقائق السليكون الصلبة.

اختيار نوع الألواح بالنسبة لأماكن تركيبها

تتميز كل من الألواح الأحادية البلورية والألواح المتعددة الكريستالات والأغشية الرقيقة بمزاياها عديدة لكن بالمقابل لها العديد من العيوب لذا يجب عند اختيار نوع الألواح الشمسية المستخدمة في التركيب أن يستند القرار على بعض التفاصيل مثل الموقع المطلوب تركيبها فيه، حيث يمكن لمالكيّ العقارات الذين لديهم مساحة كبيرة لتركيب لألواح الشمسية توفير المال عن طريق تركيب الألواح المتعددة البلورات ذات الكلفة المنخفضة ولكنها أقل كفاءة.

أما إذا كان لدى المالك مساحة محدودة للتركيب فيجب عليه استخدام الألواح الشمسية الأحادية البلورية ذات الكفاءة العالية، أما اختيار الألواح ذات الأغشية الرقيقة فهو محدود لأن هذا النوع من الألواح الشمسية لا يمكنه التعامل مع الوزن الكبير للمعدات الشمسية التقليدية.

اقرأ المزيد: كيفية إجبار سوق بلاي Play Store على تحديث نفسه في هواتف الأندرويد

1

شاركنا رأيك حول "كيف تعمل الألواح الشمسية ولماذا تستحوذ على العالم"

أضف تعليقًا