مبدأ عمل الخلايا الشمسية

الخلايا الشمسية

الخلايا الشمسية أو الكهروضوئية أو الخلايا الضوئيّة هي عبارة عن جهاز وأداة على شكل خلايا مرصوفة بجانب بعضها البعض تقوم بتحويل أشعة الشمس إلى كهرباء من خلال استغلال التأثير الضوئيّ الجهدي، واستخدمت الخلايا الشمسيّة منذ عشرات السنين، حيث إنّها تعمل بالأقمار الصناعية منذ عام 1996م، بالإضافة إلى أنّها تُزوّد محطّة الفضاء الدوليّة أي أس أس بالتيار الكهربائيّ، وحالياً توجد في أسبانيا أكبر محطة توليد كهرباء تعمل بالطاقة الشمسية والتي تصل قُدرتها حوالي 23 ميجاواط، كما أنّه يتمّ التخطيط لبناء أكبر محطّة توليد كهرباء في أسبانيا تعمل على الخلايا الشمسية بقدرة حوالي 154 ميجاواط.^[١]

مبدأ عمل الخلايا الشمسيّة

في البداية تقوم الخلايا الشمسيّة والتي توضّع بشكل مُباشر تحت أشعة الشمس بامتصاص هذه الأشعة وتحوّل هذه الأشعة لطاقة كهربائيّة يستفيد منها الإنسان في العديد من الأغراض والمجالات، وبذلك تعمل أشعة الشمس كبديل لما تقوم به المولدات الكهربائيّة المعتادة، فعندما تُشرق الشمس والتي تحتوي أشعتها على طاقة كبيرة جداً، هنا تستقطّب الألواح الشمسيّة هذه الطاقة، حيث تحتوي هذه الألواح على العديد من الخلايا الشمسيّة المصفوفة بجانب بعضها البعض، وهذه الخلايا الشمسيّة تتألّف من مواد شبه موصلة (غالباً سيليكون)، وتقوم هذه الخلايا باستقبال الطاقة الشمسيّة وتبدأ بالحركة بنظام الطرد وتُشكّل حقلاً كهربائياً وتنطلق الإلكترونات من المادة شبه الموصلة أو السيليكون لتتجمع على شكل طاقة كهربائية، ينتج عنها كهرباء الدي سي (DC) كالكهرباء التي تُنتج كيميائياً في البطاريات، وبعد ذلك يتمّ تحويل هذه الكهرباء الكيميائيّة من كهرباء دي سي (DC) إلى كهرباء أي سي (AC) وهي الكهرباء المتداولة في حياتنا اليوم، وذلك من خلال محوّل يُطلق عليه "إنفيرتر".^[١][٢]

أنواع الخلايا الشمسية

وتطور مجال صناعة الخلايا الشمسية، وتم صناعة أنواع مختلفة منها تختلف عن بعضها في كفاءتها واستعمالها وعمرها الافتراضي ونذكر منها: ^[٣]

• خلايا اأحادية التبلر مصنوعة من السيليكون (mono crystalline): تتميّز بكفاءتها العالية بامتصاص طاقة شمسيّة تتراوح بين 11%- 16% من إشعاع قادم من الشمس تُقدر قوته بـ 1000 واط لكل متر مربع، أي أنّ كلّ متر مربع من هذه الخلايا يستطيع إنتاج قرابة 110 واط.
• خلايا متعددة التبلر (multy crystalline): هي رقائق كُشطت من بلورات أسطوانيّة من السيلكون، ثمّ عولّجت كيميائيّاً في أفران لزيادة خواصّها الكهربائية، وكفاءة هذا النوع تتراوح ما بين 9%- 13%.
• خلايا مورفية (amorphous): تتميّز هذه التقنية بسهولة تصنيعها، حيث يكون فيها السيليكون على شكل طبقات رفيعة على سطح من البلاستيك أو الزجاج، وتقدر كفاءتها بين 3%- 6%، وتناسب المجالات التي تحتاج 40 واط أو أقل.

المراجع

1. ^ ^{أ ب} Raymond T. Fonash, S. Ashok, Stephen Joseph Fonash, "Solar Cell Structure And Operation"، www.britannica.com, Retrieved 12-7-2018. Edited.
2. ↑ Mary Bellis, "How a Photovoltic Cell Works"، www.thoughtco.com, Retrieved 12-7-2018. Edited.
3. ↑ HomeAdvisor.com, "What Kind of Solar Panels Provide the Best Savings?"، www.investopedia.com, Retrieved 12-7-2018. Edited.