الرئيسية » الموسوعة العلمية » الخلايا الشمسية

الخلايا الشمسية

خلايا شمسية الخلايا الشمسية

كتب / عبدالله العزازي

الشمس هي مصدر الحياة ومصدر الطاقات على الأرض ، فالطاقة الشمسية الواصلة إلى سطح الأرض تتحول إلى شكلين رئيسيين : طاقة كيميائية وطاقة حرارية ، وكل منها يتجلى بعدة مظاهر تؤدي لنشوء عدد من الطاقات .

بدأت صناعة هذه الخلايا في الخمسينات وقد صنعت الخلية الشمسية الأولى من السليكون ومنذ ذلك الوقت وحتى الآن أدخلت تعديلات عديدة في كيفية صناعة هذه الخلايا وكذلك توسيع قاعدة المواد التي تصلح لهذه الخلايا

ولا زالت الأبحاث جارية في هذا المضمار وذلك لتخفيض تكلفة هذه الخلايا التي لا زالت عالية حتى الآن ، ويتم حالياً البحث عن نماذج خلاف الخلايا السيليكونية مثل : – كادميوم سيلينيوم – كبريتيد النحاس – كبريتيد كادميوم

فهذه الطاقة تتميز بمواصفات تجعلها الأفضل بدون منازع لجميع أنواع الطاقات الأخرى ، فهي :

1- طاقة هائلة يمكن استغلالها في أي مكان

2- تشكل مصدراً مجانياً للوقود الذي لا ينضب .

3- طاقة نظيفة لا تنتج أي نوع من أنواع التلوث البيئي .

4- محدودية مصادر الطاقة التقليدية .

فكرة العمل

الخليَّة الشمسيّة عبارةٌ عن أداةٍ شبه مُوصلة ذات بناءٍ بسيط، وظيفتُها تحويل الفُوتونات الموجودة في أشعّة الضّوء إلى أشكالٍ من الطّاقة يستطيعُ الإنسان الاستفادة منها، والطّريقة الأساسيّة للقيام بهذا التّحويل هي السَّماحُ للخليَّة الشمسيّة بامتصاص الفُوتونات وإسقاطِها على سطحِ كريستاليّ مُكوَّنٍ من أحد العناصر الكيميائيّة.

والخاصيَّةُ الكريستاليّة أو البلوريَّة تُشير إلى أنَّ ذرّات هذا العُنصر مُرتَّبة على المُستوى الجُزيئيّ بنمطٍ ثابت دقيق جدّاً، ويُعتَبر السّيليكون العُنصر الأكثر رواجاً لاستعماله في هذه الوظيفة بسبب امتلاكه خواصّاً مُشتركةً ما بين المعادن (المُوصلة للكهرباء) والعوازل (المانعة للكهرباء)، وبالتّالي يُؤدّي دوراً جوهريّاً في تكوين الخليَّة.

والخلية الشمسية هي رقاقة رفيعة من السيليكون تعطي من جانب واحد شحنة إيجابية، ومن الجانب الآخر شحنة سلبية. وتولد الخلايا الشمسية قدرة كهربائية عندما تتعرض لضوء الشمس حيث الفوتونات التي يحمل كلّ منها كماً محدوداً من الطاقة يكسب الإلكترونات الحرة طاقة تجعلها تهتز حرارياً وتكسر الرابط الذري بالشبكة.

تنطلق بعد ذلك حاملات الشحنة هذه متجهة نحو وصلة الثنائي، متنقلة بين نطاقي التوصيل والتكافؤ عبر الفجوة الطاقوية، وتتجمع عند السطح الأمامي والخلفي للخلية محدثة سريان تيار كهربي مستمر عند توصيل الخلية بمحمل كهربائي، وتبلغ القدرة الكهربائية المنتجة للخلية الشمسية عادة “واتاً” واحداً.

صناعة الخلايا الشمسية

يتم تصنيع الخلايا الشمسية في الأساس من مادة السيليكون ولا يتم استخدام مادة السيليكون لأنها عبارة عن أفضل أشباه الموصلات لاستخدامها في صناعة الخلايا الشمسية إلّا أنّها تعتبر من المواد المتوافرة في الطبيعية بشكل كبير ولثمنها المعقول ولأسباب أخرى

 وتبدأ عملية تصنيع الخلايا الشمسية بالسيليكون الشديد النقاوة ثم وبعد ذلك يتم تسخين هذا السيليكون إلى درجة الانصهار ويتم إضافة عنصر البورون إليه لتكوين شبه الموصل الموجب (P-type semiconductor) والذي يحمل الشحنة الموجبة، ويتم بعد ذلك تشكيلها على شكل كتل باستخدام الصب أو طرق ومن ثم يتم تقطيع هذه الكتل إلى شرائح رقيقة باستخدام المناشير السلكية ومن ثم تنظيفها

 وبعد ذلك يتم وضع هذه الألواح في أفران نشر للفسفور بحيث يتم نثر مادة الفسفور على جوانب الرقاقات لتكوين طبقة من أشباه الموصلات السالبة (N-type semiconductors) ومن ثم يتم رش هذه الرقاقات بطبقات متعددة من المواد الكيميائية لتقليل انعكاسية أشعة الشمس على الخلية

 كما تقوم بعض الشركات المصنعة قبل ذلك بجعل سطح الرقاقة أكثر خشونة من أجل تقليل النعكاس وزيادة المساحة التي تسقط عليها الأشعة، ومن ثم يتم طبع موصلات كهربائية على الجزء السالب من الرقاقة ودهن ظهر الرقاقة بمادة الألمنيوم ومن ثم يتم اخبار الرقاقات وتجميعها في مصانع أخرى على شكل ألواح شمسية ووضع طبقات زجاجية خاصة لحماية الرقاقات وزيادة القدرة الامتصاصية للرقاقات وتقليل الانعكاس لها.

الأهمية والاستخدام

تعتبر خلايا الطاقة الشمسية من أفضل التقنيات الواعدة التي تسخر طاقة الشمس، حيث يعتبر التحويل الحراري المباشر للإشعاعات الشمسية إلى طاقة كهربائية عبر الخلايا الشمسية تقنية جديدة ومتطورة، وستتحول الى صناعة استراتيجية باعتبارها المصدر المستقبلي للطاقة النظيفة، ومن دون مخلفات أو أخطار.

ويتركز الاهتمام على إدخال الفولت ضوئيات كمصدر للطاقة المتجددة في التطبيقات الأرضية، بغية تطوير التقنية ووسائل الاستخدام في قطاع السكن والصحة والتعليم والصناعة والزراعة والنفط وغيرها في الاستخدامات، خصوصا المناطق المعزولة والنائية حيث تنقص تكلفة شبكات الكهرباء العامة وتساعد في الإنماء الاقتصادي والتطوير الاجتماعي المحلي.

أنواع الخلايا الشمسية

  1. خلية تصنع من السليكون أحادي التبلر: (mono crystalline) وهو عبارة عن خلايا قُطعت من بلورة سيليكون مفردة وكفاءة هذا النوع من الخلايا من 11 إلى 16% مما يعني أن امتصاص الخلايا من الإشعاع القادم من الشمس الذي تبلغ قوته 1000 وات لكل متر مربع وذلك في يوم مشمس بالقرب من خط الاستواء أي أن الواحد متر مربع من هذه الخلايا يمتص الإشعاع الشمسي بهذه الكفاءة ينتج ما بين 110 إلى 160 وات.

  2. خلايا عديدة التبلر (multy crystalline) وهي عبارة عن رقائق من السليكون كُشطت من بلورات سليكون أسطوانية ثم تعالج كيميائيا في أفران لزيادة خواصها الكهربية وبعد ذلك تغطي أسطح الخلايا بمضاد الانعكاس لكي تمتص الخلايا أشعة الشمس بكفاءة عالية وكفاءة هذا النوع من 9 إلى 13%.

  3. الخلايا المورفية أو خلايا الفيلم الرفيع (amorphous) وفيها مادة السيليكون تترسب على هيئة طبقات رفيعة علي أسطح من الزجاج أو البلاستيك لذلك فإن تصنيع هذه الخلايا يتم بتقنية سهلة ولكن كفاءتها أقل من 3 إلى 6% وأسعارها أيضا أقل.

 وهي مناسبة لتطبيقات من 40 وات إلى ما أقل.

البطاريات

    البطاريات تتراوح من 12 فولت (20 امبير \ساعة) الي 16850 امبير\ساعة (2 فولت) ويتراوح عمر البطارية التي صممت عليه من 8 – 15 – 18 – 20 سنة.

لمبات اضاءة مزودة بخلايا شمسية بداً من الكشاف اليدوي حتي اللمبة الفلوروسنت الخطية ولهذه اللمبات ميزات رائعة حيث أنها من الممكن ان تشحن من الكهرباء العادية بالإضافة لشحنها من الخلايا الشمسية من الممكن ان تشحن من بطارية السيارة من الممكن ان تشحن منها الهاتف المحمول وأيضاً هناك أعمدة انارة تعمل بالخلايا الشمسية وبطاريات للإضاءة الليلية.

كريستيلات الخلايا الضوئية

غالبا ما تكون الخلايا الشمسية مرتبطة كهربائيا وتصنف كوحدة نمطية.غالبا ما يكون لوح من الزجاج على الجهة العليا باتجاه الشمس إلى الأعلى وعلى الجانب، مما يسمح للضوء بالمرور مع حماية رقائق أشباه الموصلات من الاحتكاك والتأثر بسبب الرياح يحركها الحطام، والمطر والبرد، وأيضا غير ذلك الخلايا الشمسية مرتبطة عادة في سلسلة وحدات، إن ربط الخلايا بشكل متواز يحقق أعلى إنتاجية، إلا أن ال مشاكل كبيرة جدا مع وجود الترتيب بالتوازي.

21 تعليق

  1. Sweet website , super style and design, rattling clean and employ pleasant.

  2. I’ve read several excellent stuff here. Certainly
    worth bookmarking for revisiting. I wonder how much effort
    you place to create one of these excellent informative site.

  3. Hi are using WordPress for your site platform? I’m new
    to the blog world but I’m trying to get started and create my own. Do you need any coding
    knowledge to make your own blog? Any help would be really appreciated!

  4. Absolutely NEW update of SEO/SMM software “XRumer 16.0 + XEvil”:
    captchas regignizing of Google, Facebook, VKontakte, Yandex, Solve Media,
    and more than 8400 another subtypes of captcha,
    with highest precision (80..100%) and highest speed (100 img per second).
    You can connect XEvil 2.0 with all most popular SEO/SMM programms: XRumer, GSA SER, ZennoPoster, Srapebox, Senuke, and more than 100 of other software.

    Interested? Just Google for “XRumer 16 + XEvil 2.0”, or you can find intro movie in YouTube: “XEvil: new OCR – captcha solver”
    Good luck 😉

  5. It is actually a nice and helpful piece of info. I am satisfied that
    you just shared this helpful info with us. Please stay us up to date like this.
    Thank you for sharing.

  6. Hi, i read your blog occasionally and i own a similar one and i
    was just wondering if you get a lot of spam comments?

    If so how do you protect against it, any plugin or anything you can suggest?
    I get so much lately it’s driving me mad so any assistance is very
    much appreciated.

  7. No matter if some one searches for his vital thing, so he/she wishes
    to be available that in detail, so that thing
    is maintained over here.

  8. Have you ever thought about publishing an ebook or guest authoring on other blogs?
    I have a blog based upon on the same information you discuss and would
    really like to have you share some stories/information. I know my audience would enjoy your
    work. If you are even remotely interested, feel free to shoot me an e-mail.

  9. Hey There. I discovered your blog the usage of msn. This is a very
    neatly written article. I’ll make sure to bookmark it and return to read more of your helpful info.

    Thanks for the post. I will certainly comeback.

  10. What’s up, just wanted to tell you, I loved this post.
    It was practical. Keep on posting!

  11. Купить Спальня Дольче Нотте 20 колоритмебель.рф

  12. I’m really enjoying the theme/design of your website.
    Do you ever run into any internet browser compatibility issues?
    A few of my blog visitors have complained about
    my website not working correctly in Explorer but looks great in Opera.
    Do you have any tips to help fix this problem?

  13. Thank you a bunch for sharing this with all of us you really know what you’re talking about!
    Bookmarked. Please additionally talk over with my website
    =). We could have a link change contract among us

  14. Thanks a bunch for sharing this with all people you really realize what
    you’re talking about! Bookmarked. Kindly additionally talk over with my website
    =). We could have a link change arrangement among us

  15. I don’t even know how I ended up here, but I thought
    this post was good. I do not know who you are but definitely you’re going to a famous
    blogger if you aren’t already 😉 Cheers!

  16. What’s up to every one, the contents existing at this web
    page are truly amazing for people experience, well, keep up the good work fellows.

  17. I don’t want to see you again. Get lost!
    I hate it!
    Badly written, but. How do you feel in a tunnel?

  18. What’s Going down i am new to this, I stumbled upon this I have discovered It positively helpful and it has aided me out loads.
    I hope to give a contribution & aid other users like its aided me.

    Great job.

  19. WOW just what I was searching for. Came here by searching for
    ig

  20. Hello would you mind letting me know which hosting company you’re utilizing?
    I’ve loaded your blog in 3 different browsers and I must say
    this blog loads a lot quicker then most. Can you suggest a good internet hosting provider at a fair price?

    Kudos, I appreciate it!

  21. I like the valuable information you supply for your articles.
    I’ll bookmark your weblog and test again here frequently.
    I’m somewhat sure I’ll learn plenty of new stuff proper here!
    Good luck for the following!


Follow @egymoe_news
Copy Protected by Chetan's WP-Copyprotect.