أنواع الطاقة الشمسية و طرق تخزين الطاقة الشمسية 2021

الشمس مصدر عظيم للطاقة فمنها نحصل على الدفء ولذا سنتعرف على أنواع الطاقة الشمسية واستخداماتها المتعددة من أجل أعمال مفيدة للبشرية وطرق الاستفادة القصوي من تلك الأشعة الرائعة التي لا تنتهي أبدًا، حيث يمكننا استخدامها لتوفير الطاقة التي نحتاجها، سنلقي نظرة حول كيفية استخدام الطاقة وأنواعها بالتفصيل عبر موقع الطاقة الذكية.

أنواع الطاقة الشمسية

 الطاقة الشمسية يوجد لها العديد من الأنواع وسوف نقدم إليكم أنواع الطاقة الشمسية، وهي:

الخلايا الشمسية الرقيقة

• تقوم الخلايا الشمسية الرقيقة بتحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية من خلال التأثير الكهروضوئ.
• تتكون من طبقات من مادة لها قدرة عالية على امتصاص فوتونات ضوئية مركبة على ركيزة مرنة.
• كما تطورت هذه التقنية تباعا حتى وصلت إلى الشكل الموجود اليوم، والذي يستخدم على نطاق واسع نظرا لانخفاض سعرها.

خلايا زرنيخ الجاليوم:

• يعتبر زرنيخيد الغاليوم من أشهر مواد أشباه الموصلات في عالم الخلايا الشمسية.
• حيث يمكن أن تصل كفاءته إلى 30٪، كما لها خصائص كهربائية جيدة، بالإضافة إلى أنها مقاومة للحرارة.

 الخلايا الشمسية متعددة الوصلات:

• يتم تطوير الخلايا الشمسية بسرعة، والخلايا الشمسية متعددة الوصلات.
• حيث إنها تقنية قد تزيد التقنيات الحديثة من كفاءة الخلايا الشمسية في المستقبل.
• لديها قدره على امتصاص الأطوال الموجية المختلفة للإشعاع الشمسي باستخدام طبقات متعددة، مما يجعل أكثر كفاءة من الخلايا أحادية الوصلة.
• توليد الطاقة، كما هو الحال عند استخدام المواد العضوية في خلايا بيروفسكايت الشمسية ذات البنية البلورية المحددة.
• تحتوي هذه الخلايا على عدد من المكونات منها الرصاص و الكلور ومواد أخري صديقة للبيئة.
• وهذا النوع منخفض التكلفة ولكن ذو جودة عالية ومتميزة، ولكن من عيوبها أن مدة صلاحيتها قصيرة.

الخلايا الشمسية العضوية

• تتكون من طبقات بوليمر ذات كفاءة محدودة وتنتشر على الرغم من أسعارها الرخيصة وتسمي الخلايا الشمسية الصبغية.
• مصنوعة من ثاني أكسيد التيتانيوم، ومغلفة بطبقة رقيقة جدًا من المحسّسات، حيث تعتمد على تقنية النانو في التصنيع.
• لا تزال قيد الاختبار المعملي التجريبي على الرغم من كفاءتها العالية.

تعرف على: انفرتر طاقة شمسية 

أنواع الخلايا الشمسية

يوجد العديد من أنواع الطاقة الشمسية، نظرًا للجودة التي يمكن للإنسان الحصول عليها عن طريق توليد التيار الكهربائي، ومن ضمن الأنواع هي:

• الخلايا الشمسية السليكونية غير المتبلورة.
• ايضا الخلايا الشمسية الحيوية الهجينة.
• الخلايا الشمسية الكادميوم تيلورايد.
• خلية PV مركزة.
• خلية شمسية بلورية من السيليكون.
• السيليكون العائم.
• الخلايا الشمسية الحساسة للصبغ.
• الخلايا الشمسية زرنيخيد الغاليوم الجرمانيوم.
• خلية شمسية هجينة.
• خلية المكثف الشمسي الانارة.

خلايا شمسية سيليكونية أحادية البلورة

تستطيع صنع الألواح الشمسية بعدد من المواد المختلفة، ولكن كافة الألواح والخلايا تشترك في فكرة عملها؛ فهي تقوم بعمل عمليات تحويل الطاقة المنبعثة من أشعة الشمس بشكل كبير إلى كهرباء، وفي هذا الصدد سنقدم إليكم معلومات عن الخلايا السليكونية، فهي:

• عملية التصنيع الخاصة بها تبدأ بسحب بلورة ذرية من كتلة من السيليكون المصهور للحصول على سبيكة أسطوانية في بنية بلورية واحدة مستمرة.
• يتم تقطيع البلورات إلى رقائق، ثم يتم صقلها لبناء تقاطع موجب وسالب.
• ايضا يتم تغطيتها بطبقة مضادة للانعكاس، ويتم تجميعها أخيرًا لتشكيل خلية شمسية، يشار إلى أن هذه الخلايا تتميز بكفاءة عالية.
• لكن عملية التصنيع بطيئة وطويلة، مما يجعلها باهظة الثمن مقارنة بالأنواع الأخرى.

خلاليا شمسية متعددة البلورات

تعتبر الألواح متعددة البلورات  من أفضل الألواح الشمسية، لأنها أقل تكلفة، ومتينة للغاية، لكن عمرها التشغيلي أقل نسبيًا من الألواح أحادية البلورية، بالإضافة إلى كونها أكثر تأثرًا بارتفاع درجات الحرارة التي تقلل من الإنتاجية في الأيام الحارة.

• يوجد بداخل الألواح الشمسية من هذا النوع على عدد من الخلايا الكهروضوئية التي تتميز بضوئها الأزرق وحوافها ذات شكل مستقيم.
• بالإضافة إلى كفاءتها التي تقل عن الخلايا الاحادية.
• يتم تصنيعه عن طريق تبريد السيليكون المصهور وسكبه إلى كتل مقسمة إلى ألواح رقيقة، وينتج عن تصلبه خلايا تحتوي على العديد من البلورات.
• سطح هذه الخلايا أقل فاعلية في امتصاص أشعة الشمس مقارنة بسطح الأحادي.
• خلايا السيليكون البلورية، وبالتالي فهي تنتج كمية أقل من الطاقة الكهربائية، وللتعويض عن ذلك حجمها أكبر من الخلايا الأخرى، مما يعني أنها تحتاج إلى مساحة أكبر، لكن هذا لا يلغي أن عملية التصنيع أسهل و السعر أقل.

كيف تعمل الخلايا الشمسية؟

ما تفعله الخلايا الشمسية هو تسخير الخصائص الكهروضوئية لأشباه الموصلات (السيليكون) التي تُصنع منها لتوليد الكهرباء، يُعرَّف الإجراء الكهروضوئي بأنه قدرة المواد على إطلاق الإلكترونات عند تعرضها لأشعة ضوئية عالية الطاقة، سنتعرف على مراحل توليد التيار الكهربائي في الخلايا الشمسية:

• تتلقى الخلايا الشمسية ضوء الشمس، الذي يتكون من جزيئات صغيرة تسمى الفوتونات.
• وتمتصها دون أن تعكسها بفضل المادة المضادة للانعكاس التي يتم تغليفها بها تتسبب الطاقة في إطلاق الإلكترونات من مداراتها.
• حيث ان التيار الكهربائي هو تيار من الإلكترونات تتحرك في نفس الاتجاه، لذلك من أجل توليد الكهرباء.
• كما يجب توجيه هذه الإلكترونات المنبعثة من الطبقة السطحية في اتجاه واحد لتلتقي وتشكل التيار.
• يتم ذلك في الخلايا الشمسية عن طريق تكوين جهد الاختلاف في مادة أشباه الموصلات.
• مما يؤدي إلى توجيه الإلكترونات وفقًا لمسار محدد اعتمادًا على شحنتها السالبة، لإنشاء هذا الاختلاف في الجهد.
• لذلك تقوم الشركات بإضافة الفوسفور إلى الطبقة العليا من السيليكون وهذا يجعل شحنة هذه الطبقة سالبة بسبب وفرة الإلكترونات والبورون يضافان إلى الطبقات العميقة من السيليكون.
• لذلك يعطيها شحنة موجبة بسبب نقص الإلكترونات، وهذا يجعل المسار الذي ستنتقل إليه الإلكترونات من خلاله.
• حيث ان توليد التيار الكهربائي؛ ويتم ذلك عن طريق الموصلات المعدنية الموجودة على طرفي الخلية.
• حيث يتم نقل هذه الإلكترونات إلى الأسلاك المتصلة بالخلية الشمسية لتكوين التيار الكهربائي.

اقرا عن: كبس على الطاقة الشمسية 

تأثير  درجة الحرارة على الخلايا الشمسية

تعتبر درجة الحرارة من العوامل الرئيسية التي تؤثر على عمل الخلايا الشمسية للوهلة الأولى، قد يخطر ببالك أن ارتفاع درجة الحرارة سيزيد من كمية الطاقة المحولة إلى كهرباء، لكن هذا الاعتقاد خاطئ؛ على العكس من ذلك، فإن زيادة درجة الحرارة ستؤثر سلبًا على كمية الكهرباء التي تنتجها الخلايا الشمسية.

يتم التعبير عن تأثير الألواح الشمسية على درجة الحرارة من خلال المعامل الحراري، وهو ما بين مواصفات الألواح الشمسية التي ستشتريها، ويختلف من واحدة إلى أخرى حسب نوع هذه الألواح وطريقة تصنيعها.

طرق تخزين الطاقة الشمسية

هناك عدة طرق يمكن من خلالها تخزين الطاقة الشمسية، منها:

• تخزينها في بطاريات مخصصة أو مكثفات كبيرة، ثم استخدامها في الليل.
• حيث ان استخدام ضوء الشمس من أجل الحصول على وقود، على سبيل المثال، تستخدم بعض الخلايا الكهروضوئية الطاقة الشمسية لتقسيم جزيء الماء إلى هيدروجين وأكسجين.
• نتيجة لذلك فان تخزينهما على هيئة وقود عند الحاجة ، يتم الجمع بين هذين الغازين مرة أخرى لإنتاج الكهرباء من خلال جهاز يسمى خلية الوقود.

ونكون بذلك قد قدمنا لكم الكثير حول أنواع الطاقة الشمسية، وكذلك استخداماتها المتعددة ومميزات كل نوع منها حتى تستطيع الاستفادة من الطاقة الشمسية في حياتنا بشكل جيد ونافع، فهي مفيدة للبيئة.