ما هي مكونات الخلية الشمسية

مكونات الخلايا الشمسية

يتم تصنيع الخلايا الشمسية من مواد مختلفة، وتجدر الإشارة إلى أن كل هذه المواد نادرًا ما توجد في الطبيعة، ومؤخراً تم التركيز على الخلية الشمسية المصنوعة من السيليكون، لأن هذا العنصر متوفر بكثرة في الطبيعة، قبل البدء لاستخدامها العلماء من خلال دراسة عيوبها ومزاياها بعناية، ومدى ملاءمتها لتصنيع الخلايا الشمسية، وهل ستعطي الناتج المطلوب أم لا.

لذلك، تتشكل الخلايا الشمسية عمومًا من مادة بلورية سميكة مثل السيليكون البلوري، أو من مادة رقيقة غير متبلورة مثل السيليكون غير المتبلور، أو من مادة مترسبة على شكل طبقات فوق بعضها البعض أو تُعرف بالشرائط وهي شبه موصلة.، مثل زرنيخيد الغاليوم، بالإضافة إلى وجود إطار من الألمنيوم، وأسلاك توصيل، وبطارية وجهاز قياس الفولتميتر، فيما يلي سنعرض المكونات بالتفصيل

الألواح

الألواح هي الجزء الخارجي المرئي للخلية الشمسية. يمكن ترتيبها في صفوف على الأسطح أو على أعمدة أو مباشرة على الأرض. يجب أن تكون مثبتة جيدًا في أي مكان توضع فيه، من خلال استخدام حواملها، وبزاوية تتناسب مع اتجاه أشعة الشمس. لتحويل الطاقة الشمسية إلى كهرباء.

البطارية

تنتج الخلية الشمسية الطاقة من خلال الشمس الساطعة في النهار مما يتطلب مخزنًا لتخزين الطاقة التي يتم إنتاجها من هذه العملية لاستخدامها في الليل، وهذا المخزن هو البطارية التي تخزن الطاقة التي يتم إنتاجها من ضوء الشمس من أجل استخدم في الظلام أو في الأيام الملبدة بالغيوم عندما لا يكون هناك شمس.

العاكس

تنتج الخلايا الشمسية طاقة التيار المستمر، ولكن يتم استخدام التيار المتردد في المنازل، لذلك يجب أن يكون هناك عاكس لتحويل التيار المستمر إلى صراف تيار متناوب يمكن استخدامه في المنازل والأجهزة المنزلية.

متحكم الملئ

يتواجد هذا الجهاز في أي خلية شمسية، لأنه يعمل على تنظيم كمية التيار التي تغذي الألواح الكهروضوئية في البطاريات المشحونة، والوظيفة الرئيسية هي منع الشحن الزائد للبطاريات، كما أنه يعمل على منع تيار البطارية من التسرب مرة واحدة إلى المجموعة الكهروضوئية في الليل أو عند غروب الشمس.

السيليكون

قبل استخدام السيليكون يتم معالجته، حيث يتم استخراجه من مناجم السيليكا، والتي غالبًا ما تكون متوفرة في المناطق ذات التركيز العالي من الكوارتز، حيث يتم تكرير السيليكا حتى تصل إلى الصفات المعدنية المطلوبة. تتم كل هذه العملية في فرن القوس الكهربائي، ولكن تظل الخلية كهروضوئية، تزداد من كمية الطاقة التي تخرج من الخلية، بالإضافة إلى جعلها طاقة نقية، حيث أن السيليكون النقي هو بلوري، وهو الهيكل الأساسي. في الخلايا الكهروضوئية.

الخلايا الشمسية

الخلية الشمسية، أو ما يسمى بالخلية الكهروضوئية أو الخلية الكهروضوئية، هي عنصر إلكتروني أو محولات كهروضوئية، تتكون من مجموعة من المواد التي لها العديد من الخصائص بالإضافة إلى قدرتها على امتصاص الفوتونات التي تسقط عليها من ضوء الشمس، أو ما يسمى الطاقة. كما تعمل على تحويل الطاقة الشمسية مباشرة إلى تيار كهربائي مستمر من خلال استغلال التأثير الكهروضوئي.

يتكون الهيكل المادي للخلية الشمسية من صفائح رقيقة من مادة السيليكون، تحمل شحنة موجبة من جانب وشحنة سالبة على الجانب الآخر. عندما يسقط عليها ضوء الشمس أو تسقط بعض الفوتونات الضوئية التي تحمل الطاقة عليها، فإنها تعطي الإلكترونات طاقة تمكنها من الاهتزاز حرارياً، ومن خلال هذه الطاقة يمكن أن تكسر الروابط والإلكترونات الحرة.

فكرة عمل الخلايا الشمسية

عندما يتم إطلاق الطاقة من الشمس على الألواح الموجودة في الخلايا الشمسية، حيث تعمل الطبقة غير القابلة للانعكاس على حبس أكبر كمية من الضوء بكفاءة عالية، فإن الطبقة التي تحمل الشحنة السالبة تتعرض للفوتونات من الشمس حتى يتم ذلك. تنتقل إلى الإلكترونات حتى تكون قادرة على الحركة، وبالتالي تنتقل إلى الطبقة التي تحمل الشحنة الموجبة في منطقة التوصيل.

تولد هذه العملية طاقة كهربائية من خلال أطراف الخلية، وتزيد من الحركة عن طريق زيادة شدة الضوء الذي يسقط على الخلية نفسها.

استخدامات الخلايا الشمسية

يمكن استخدام الطاقة الشمسية لأشياء كثيرة منها ما يلي

• يمكن استخدامه لتسخين المياه أو تدفئة حمامات السباحة والتدفئة والإضاءة وما إلى ذلك.
• كما يمكن استخدامه كوسيلة للتبريد، فكلما زاد الإشعاع الشمسي، زاد التبريد، ومن ثم تزداد كفاءة أجهزة التبريد بالطاقة الشمسية.
• يمكن استخدام الخلايا الشمسية في الإسكان والزراعة وتقطير المياه وتحلية المياه المالحة.
• الهدف الأساسي للخلايا الشمسية هو توليد الكهرباء من ضوء الشمس، بالإضافة إلى تشغيل أجهزة خاصة تعتمد على طاقة منخفضة مثل الساعات الإلكترونية، والألعاب، وأجهزة الكمبيوتر الإلكترونية.
• يتم استخدامه في بعض الدول عن طريق تشغيل إشارات المرور وأجهزة الإنذار ومراوح السقف وهواتف الطوارئ وضخ المياه، بالإضافة إلى استخدامه في المناطق النائية التي لا تحتوي على شبكات كهربائية.

مشاكل استخدام الخلايا الشمسية

بالرغم من أن الطاقة الشمسية هي مصدر للطاقة الطبيعية والحرة التي يمكن الحصول عليها، إلا أن هناك مشاكل عند استخدام الخلايا الشمسية، منها ما يلي

• يعد تركيب أنظمة الخلايا الشمسية مكلفًا للغاية، لذلك لا يحب عدد كبير من الأشخاص استخدام الطاقة الشمسية للأمور الشخصية مثل الاستخدامات المنزلية.
• لا يمكن الحصول على الطاقة الشمسية إلا أثناء النهار، فلا يمكن استخدامها أو الاعتماد عليها خلال فترة الليل، أي عند غياب الشمس، لأن الشمس هي العامل الأساسي في استخراج الطاقة الشمسية.
• تنخفض كفاءة الألواح الشمسية في الطقس البارد والشتاء وعندما تكون الشمس غير صافية بسبب الظروف الضبابية، ولكن تم تجنب ذلك لوجود بطاريات تخزين الطاقة.
• يجب الحرص على تنظيف الألواح الشمسية بشكل منتظم، ويجب إزالة الغبار أو الأشياء التي تمنع اللوح الزجاجي من أشعة الشمس.
• لا يمكن استخدام الخلايا الشمسية في الأماكن المغلقة التي لا تصل إلى أشعة الشمس، أو في الأماكن الضيقة، أي أن أشعة الشمس لا تصل إليها بشكل كامل.
• أسعار البطاريات المستخدمة لتخزين الطاقة الشمسية باهظة الثمن.

كيفية تركيب الألواح الشمسية في المنازل بسهولة

هناك العديد من الطرق التي يمكن اتباعها لتركيب الألواح الشمسية في المنزل، وهي سهلة ومفيدة لتقليل سلبيات الطاقة الشمسية، ومن هذه الطرق ما يلي

• في البداية من الضروري الحصول على مساعدة من استشاري حتى يتمكن من مساعدتك وتجنب الوقوع في الأخطاء.
• تقدير المساحة المتوفرة لديك قبل البدء في شراء المعدات وتوفير الوقت والمال في تركيب الألواح الشمسية على الأجنحة المخصصة لذلك.
• احسب الطاقة التي تحتاجها. يمكن حساب احتياجاتك من الطاقة عن طريق حساب متوسط ​​عدد الكيلوواط / ساعة الموجود في أسفل فواتير الكهرباء الخاصة بك، مع التأكد من مراعاة احتياجات الطاقة لكل موسم وأن الطاقة التي يمكن إنتاجها وتخزينها يمكن أن تلبي حتى في أوقات الظهيرة.
• اقرأ العديد من الكتب لفهم أساسيات الكهرباء والألواح الشمسية بشكل أفضل، من أجل الحصول على نتائج أفضل.
• اختر نوع النظام لحساب عدد الألواح اللازمة لإنشاء الألواح الشمسية.