ما هو تركيب الخلايا الشمسية ومكوناتها؟ وما هي آلية عمل تلك الخلايا؟ حيث إن الخلايا الشمسية ما هي إلا وسيلة من أجل تحويل الطاقة الشمسية الموجودة بالطبيعة والمتجددة إلى طاقة كهربية تدخل في العديد من الاستخدامات لذا ومن من خلال موقع صناع المال سوف نتناول تركيب الخلايا الشمسية ومكوناتها بشكل مفصل.
تركيب الخلايا الشمسية ومكوناتها
تتكون الخلايا الشمسية من خمسة مكونات والذين هم أساس في تركيب أي خلية ومن ضمنها ما سوف نتناوله في السطور التالية:
- طبقة من الزجاج المضاد لحدوث عملية الانعكاس لأشعة الشمس.
- كما أنه يتواجد بها أسلاك مصنوعة من النحاس من أجل التوصيل بين أجزاء الخلية.
- شبه موصل من النوع السالب N –type والتي تسمى كذلك نظرًا لوجود إلكترونات حرة بها لأنها عبارة عن بلورات من عنصر السيليكون مضاف إليها عنصر الفسفور.
- شبه موصل آخر من النوع الموجب P- type التي تحتوي على شحنات موجبة إضافية وذلك نظرًا لاحتوائه على ذرات من عنصر البورون المضافة إلى بلورات السيليكون.
- منطقة تعرف بالاستنزاف.
اقرأ أيضًا: دليل شركات الطاقة الشمسية في مصر
آلية عمل الخلايا الشمسية
إن الخلايا الشمسية تعمل على تحويل الطاقة الشمسية والتي هي عبارة عن كمات من الطاقة التي تعرف بالفوتونات إلى طاقة كهربية لذلك يطلق على ذلك النوع من الخلايا اسم فوتوفولتيك حيث إنه الألواح الموجودة بالخلايا الشمسية تعمل على امتصاص أشعة الشمس الساقطة عليها من قبل ذرات السيليكون الموجودة بداخلها في تلك الحالة.
فإن الطاقة الشمسية تعمل على إثارة للإلكترونات الحرة الموجودة بداخل السيليكون فتبدأ في التحرك في اتجاه واحد وهذا هو ما يؤدي إلى توليد التيار الكهربي وبالتالي تحولت الطاقة الشمسية الممتصة إلى طاقة كهربية والتي لها العديد من الاستخدامات.
وعند النظر بشكل أعمق داخل ذرات السيليكون نجد أن الإلكترونات الحرة المتواجدة بداخلها هو أننا لا نستخدم السيليكون بشكله الحر بل يتم إضافة نوع من الشوائب ولتكن شوائب من عنصر الفوسفور الذي يحتوي على خمسة إلكترونات ولا تعاني الشوائب أنها مواد غير مرغوب بها على العكس تمامًا وتلك الإضافة تعرف باسم عملية التطعيم وهذا ما تعرفنا عليه من خلال معرفة تركيب الخلايا الشمسية ومكوناتها.
فوائد الخلايا الشمسية
تتمثل فوائد ذلك النوع من الخلايا وذلك لأنها تعتمد آلية عملها على الشمس وهي من ضمن المصادر المتجددة التي لا تفنى أبدًا وسوف نذكر بعض المميزات في السطور القادمة:
- تحد الخلايا الشمسية من التلوث بشكل كبير وذلك لأنه لا يتم استخدام الوقود بها إلا في الحالات الضرورية والذي هو أحد المصادر التي تسبب تلوث للبيئة وبالتالي فإنها تحافظ على البيئة إذا ما تمت مقارنتها بباقي أنواع الخلايا الأخرى.
- أحد مصادر التكنولوجيا الحديثة التي تساهم في توليد كلا من الطاقة الكهربية والحرارية والتي بمرور الوقت يتم تطويرها بحيث تصبح أكثر كفاءة.
- كما أنه عند حدوث أية مشاكل بها فإنها لا تحتاج إلى الكثير من المال من أجل صيانتها بالإضافة إلى أن عمرها الافتراضي طويل نظرًا لمتانتها المرتفعة.
- لها دور في استقطاب الأقمار الصناعية الموجودة في الفضاء وتشغيلها.
- الأفراد الذين يعانون من ارتفاع فواتير الكهرباء فإن تلك المشكلة يتم التخلص منها بشكل نهائي بمجرد استخدام الخلايا الشمسية وهذا ما يجعلها مصدر توفير للطاقة المستهلكة بل قد تدخل الربح في بعض الأحيان.
اقرأ أيضًا: كيفية صناعة ألواح الطاقة الشمسية يدويا والمواد اللازمة
سلبيات الخلايا الشمسية
على الرغم من أهمية الشمس كأحد المصادر المولدة للتيار الكهربي إلا أن لها بعض السلبيات التي لا يجب أن نغفل عنها ومن أبرز تلك العيوب ما يلي:
- إن الخلايا الشمسية في حد ذاتها غير ملوثة للبيئة خلال استخدامها إلا أنه لا توجد طريقة يمكن من خلالها إعادة تدوير الألواح التالفة وفي تلك الحالة تكون البيئة عرضة للتلوث بشكل كبير.
- ترتبط الكهرباء المتولد بالطاقة الشمسية وفي حالات الطقس السيئة تتأثر كفاءة الألواح الشمسية على الرغم من أن هناك مراكز تعمل على تخزين الطاقة في تلك الحالات إلا أن ذلك أحد أسباب ارتفاع التكلفة المادية في البداية عند تركيب الخلايا الشمسية لأول مرة.
- أحد العيوب التي قد لا يعاني منها الكثير وذلك يرجع إلى المكان الذي سوف يتم تركيب الخلايا الشمسية به حيث إن هناك بعض من الشركات التي لا تتوفر لديها المساحة الكافية من أجل تركيبها.
أنواع الخلايا الشمسية
بعدما تعرفنا على تركيب الخلايا الشمسية ومكوناتها نجد أن هناك أنواع مختلفة من الخلايا الشمسية والتي سوف نوضح بعضًا من خلال النقاط التالية:
- الخلايا الشمسية أحادية التبلور: والتي هي نوع من الخلايا الشمسية التي تحتاج إلى تكلفة مادية كبيرة وهذا نظرًا لأن كفاءتها قد تصل إلى ستة عشر بالمئة وهي أعلى كفاءة من الخلايا الأخرى وذلك لأنها تتكون من بلورة تحتوي على عنصر السيليكون فقط.
- الخلايا الشمسية الغير متبلورة: على الرغم من أن ذلك النوع هوم الأقل كفاءة بين النوعين الآخرين إلا أنه سعره أقل بكثير مقارنًا بهما والتي تصل كفاءتها إلى ستة بالمئة كحد أقصي.
- الخلايا الشمسية المتعددة البلورات: وهي التي تتكون من عدة طبقات رقيقة من بلورات السيليكون ومقارنًا بالخلايا الشمسية أحادية التبلور فهي أقل منها كفاءة حيث تتراوح كفاءتها ما بين إحدى عشر بالمئة والستة عشر
تعليمات استخدام الخلايا الشمسية
توجد بعض من الأمور التي يجب مراعاتها عند القيام تركيب الخلايا الشمسية ومن ضمن هذه الأمور ما يلي:
- يجب أن يكون اتجاه الألواح نحو الشمس وذلك من أجل امتصاص أكبر قدرة من الأشعة خلال فترة النهار.
- لابد من مراعاة الزاوية التي تميل بها تلك الألواح وذلك الميل يختلف باختلاف فصول السنة.
- ترتيب الألواح مهم جدًا حيث إنه من الأفضل أن يتم ترتيب تلك الألواح الشمسية على التوازي وذلك لأنه كلما يزيد الجهد كلما ساهم ذلك على الحفاظ على شدة التيار.
اقرأ أيضًا: مصادر الطاقة المتجددة وغير المتجددة
استخدامات الطاقة الشمسية
إن من خلال الإلمام بتركيب الخلايا الشمسية ومكوناتها سنتعرف على استخدامات كثيرة لها والتي من ضمنها ما يلي:
- تعد الطاقة الشمسية مصدر من مصادر التدفئة الذي كانت معتمدة منذ القدم لكافة المخلوقات على وجه الأرض.
- تستخدم في تسخين المياه بواسطة استخدام بعض السخانات التي تعمل بالطاقة الشمسية.
- مصدر للضوء خلال فترة النهار، كما أن أعمدة الإنارة التي تم استخدامها حديثًا تعمل على امتصاص الطاقة الشمسية خلال فترة النهار وتخزينها والاستفادة منها خلال فترة الليل.
- يُمكن إنشاء محطات لتوليد الكهرباء من خلال استخدام الطاقة الشمسية المنبعثة نهارًا.
- تمثل الطاقة الشمسية أحد الطرق التي يمكن من خلالها مواجهة مشكلة نقص المياه من خلال تحلية ماء البحر.
مع التطورات الحادثة في عصرنا الحالي ظهرت استخدامات عديدة للطاقة الشمسية حيث أصبح لا غنى عنها في الكثير من المجالات المختلفة.