خلية شمسية | اهم مكونات الخلية الشمسية

تعرف على خلية شمسية أو ما نسميه خلية كهروضوئية عبر موقع الطاقة الذكية، تعد من أحدث الطرق التي يتم بواسطتها توليد الكهرباء، الذي يعتمد على حدوث اصطدام بين الفوتونات الضوئية، التي تسقط على الخلية الشمسية، فيسمح بفقدان الالكترونات التي تحتوي عليها الذرات وتسمى تلك الظاهرة باسم الظاهرة الكهروضوئية.

 وعند إضافة مجموعة من الخلايا الشمسية يصبح لدينا واحداً من الألواح الشمسية التي تستخدم في عمل محطات شمسية، ويتم إنتاج الخلايا الشمسية من المواد اشباه الموصلات، وتعد مادة السيليكون من أهم هذه المواد حيث تكون المكون الرئيسي في إنتاج خلية شمسية.

مكونات تصنيع خلية شمسية

• الخلايا الشمسية تعتمد في صناعتها على مجموعة من المواد المتنوعة، وتعد مادة السيليكون.
• هي من أهم العناصر التي يعتمد عليها في تصنيع الخلايا الشمسية، وذلك لأنه متوفر بكثرة.
• وقد تم إجراء العديد من الدراسات الهامة لمعرفة أهم خصائصه، وأيضاً المميزات التي يمكن تحقيقها بواسطته.
• وقد تم عمل هذه الدراسات لمعرفة هل هو الأفضل في تصنيع الخلايا الشمسية.
• مدى قدرته علي توليد الكهرباء عن طريق صناعة الخلية الشمسية.
• وبالفعل يعد السيليكون من أبرز المواد التي تدخل في تصنيع الخلايا الشمسية.
• حيث يتم استخدام السيليكون البلوري أو عن طريق السيليكون اللابلوري، ويمكن تصنعها أيضاً من خلال المواد المرتبة في هيئه طبقات موجودة على الشرائح الخاصة بالمواد الشبه موصلة، كمادة أرسنيد الجاليوم، ويوجد على الخلايا الشمسية إطار تم صناعته من ماده الألمونيوم، بالإضافة إلى بطارية سائلة وأيضاً فولتميتر، كما تحتوي على أسلاك توصيل.

طريقة عمل الخلية الشمسية

• إن الطاقة الكهربائية تنتج عندما يسقط الضوء  فوق الخلية الشمسية، فيتم احتجاز الضوء عن طريق طبقة تعمل على منع الانعكاس.
• مما يؤدي لوجود طاقة بالفوتونات ناتجة من الشريحة السالبة بعد سقوط ضوء الشمس عليها.
• فتتحرك الطاقة من الفوتونات باتجاه الالكترونات، ثم تنتقل نحو المنطقة الخاصة بالتوصيل الموجودة بالشريحة السالبة.
• بينما الفجوات الموجبة تصل نحو منطقة التوصيل أيضاً، ولكن داخل الشريحة الموجبة.
• فينتج عن هذا فرق كبير في الجهد بين السطحين الموجب وأيضاً السالب.
• وبسبب الربط الموجود بين السطحين من خلال مادة موصلة ينتج لدينا تيار كهربائي.
• و تنتقل الالكترونات باتجاه الوصلة الموجبة قادمة من الوصلة السالبة.
• ينتج عن الخلية الشمسية تيار بشدة ٠,٠7أمبير، وأيضاً فرق جهد حوالب ٦,فولت.
• وبالتالي تكون القدرة الكهربية حوالي 400وات، وبإمكاننا معرفة شدة التيار عن طريق الخلايا المصفوفة.
• فالمتر المربع منها يعمل على إنتاج تيار حوالي 4أمبير.
• بالإضافة إلى ذلك اتصل القدرة الكهربائية للمصفوفة الواحدة حوالي 48 وات.
• لذلك نحتاج في عملية تشغيل المضخة حوالي أربعة مصفوفات.

تعرف على كيفية: توليد الكهرباء من الطاقة الشمسية وأهم فوائدها على البيئة

ما هي أنواع واستخدامات الخلايا الكهروضوئية

تتعدد مجالات استخدام الخلية الشمسية حيث نوضحها في ما يلي:

• يتم الاعتماد على الخلايا الكهروضوئية في عملية تجفيف الأطعمة، بالإضافة إلى العديد من الاستخدامات الغذائية.
• يتم الانتفاع بها بمجال السكن.
• يستفاد منها في المجال الزراعي.
• كما تستخدم الخلايا الضوئية في عمليات تحلية المياه، وأيضاً عملية التقطير.
• تساهم في تدفئة الجو.
• تساهم في صهر بعض المواد.
• كانت تستخدم سابقا في عملية طهي الطعام.
• يتم الاعتماد عليها بصورة كبيرة في توليد الطاقة الكهربائية، خاصة في العديد من التطبيقات التي تستهلك طاقة منخفضة كالحاسبات الإلكترونية، وأيضاً الساعات، بالإضافة إلى إشارات المرور.

أنواع الخلايا الشمسية المتعددة

 أما عن الأنواع المتعددة للخلايا الشمسية فهي كالتالي:

• بعض الخلايا يتم إنتاجها من السيليكون الذي يتميز بكونه أحادي التبلور، وتصل كفاءتها لحوالي 16٪.
• ويوجد أيضاً خلية شمسية تستخدم السيليكون الذي يتميز بكونه عديد التبلور وتصل كفاءتها لحوالي 13٪.
• أما الخلايا المصرفية فتتكون من خلال ترسيب بعض طبقات السيليكون وتثبيتها على الألواح الشمسية، وتصل كفاءتها لحوالي 3 *٦٪ .

توقعات لمستقبل الطاقة الشمسية

يتم إجراء العديد من الأبحاث حول تطوير إنتاج الطاقة الشمسية، ومن أكثر الدول التي تهتم بهذه الطاقة هي ألمانيا، حيث أن إنتاجها من الطاقة الشمسية يصل لحوالي 32 جيجا وات، فهي من أكثر الدول اهتماماً بهذه الطاقة، ومن بعدها دولة إيطاليا وأيضاً إسبانيا وتليها الولايات المتحدة الأمريكية، ثم دولة الصين واليابان.

• حيث تعدل من أهم مصادر الطاقة المتجددة التي يمكن تحقيق الاستفادة القصوى منها.
• وتساعد على الاستغناء عن المصادر الغير متجددة.
• وذلك لأن الطاقة الشمسية من أفضل أنواع الطاقة، لما تتميز به من استمرارية، فهي أيضاً متوفرة في كل مكان.

مشاكل تواجه الطاقة الشمسية

 ولكن توجد بعض المشاكل التي تواجه الخلايا الشمسية، نذكر منها ما يلي:

• أحياناً وجود الغبار يعمل على التقليل من جودة وكفاءة الأجهزة التي تعمل بالطاقة الشمسية.
• لذلك ننصح بأن يتم الحفاظ على هذه الأجهزة مع مراعاة تنظيفها باستمرار حتى لا يؤثر عليها تراكم الغبار، مع أخذ الاعتبار ألا تزيد الفترة الخاصة بتنظيف الجهاز عن ثلاثة أيام.
•  لا يمكن تخزين الطاقة الكهربائية المتولدة عن الطاقة الشمسية، حتى يستفاد منها مع وجود الأيام الغائمة.
•  يحدث بعض المشاكل مثل الصدأ وأيضاً التآكل، الناتجة عن وجود الأملاح في المياه.
• تعد الخلايا الشمسية من أقوى التقنيات الحديثة، التي تحاول الدراسات الحديثة تحقيق الاستفادة القصوى منها في إنتاج و توليد طاقة كهربائية.
• عدم وجود أي أضرار تلحق بالبيئة، فهي طاقة متجددة ونظيفة، مما يشجع الكثير من العلماء على إضافة العديد من التطويرات لهذه الطاقة.

تعرف على : السخانات الشمسية 

شروط خاصة بتبادل الكهرباء

يوجد بعض الشروط التي يجب الالتزام بها حتى يتم تبادل الكهرباء المنتجة بواسطة المحطات الشمسية مع شركات الكهرباء.

وذلك بعد الحصول على موافقة من الجهاز المختص لإيصال مرفق الكهرباء، بالإضافة إلى جهاز حماية المستهلك، إليكم أهم تلك الشروط:

• أن يكون مكان عمل المحطة الشمسية في حدود العقار الخاص بالعميل، وأن يتم الالتزام بما يسمى صافي القياس.
• ألا يزيد مجمل القدرات المركبة عن نسبة ١.٥٪، بالنسبة للمحطة الشمسية التي يتم توصيلها بشركة الكهرباء، حيث بجب الالتزام بالتعاقد معها بواسطة نظام صافي القياس.
• مراعاة الالتزام بالحد الأقصى لمجمل قدرات المشروعات الخاصة بالطاقة الشمسية، والتي تعتمد على نظام يسمي صافي القياس، بالنسبة لجميع المحافظات، بحيث لا يزيد مجمل هذه القدرات عن قيمة ٣٠٠ ميجاوات.
• ألا تزيد القدرة المركبة بالنسبة للمحطة الشمسية عن حمل معين لاستهلاك العميل بالنسبة للسنة المالية السابقة، قبل البدء في تشغيل المحطة.
• ألا يزيد مجمل القدرات الخاصة بالمحطة الشمسية والتي يمتلكها أحد العملاء، أو إحدى الشركات والتي تكون على صلة بشبكات التوزيع الكهرباء عن 25 ميجا وات، ولا تزيد عن 20ميجا وات بالنسبة للمشروع الواحد.
• اذا تم عمل ربط بين محطة الطاقة الشمسية والشبكة الكهربائية، يراعى عمل دراسة إضافية من خلال شركة التوزيع حتى يتم تقييم أي تأثير سيء يحدث على الشبكة.
• يتم عمل محاسبة بالنسبة للفائض من الطاقة الكهربائية التي تم إنتاجها بواسطة المحطة الشمسية، وذلك بعد عمل تسوية لجميع الاستهلاك الخاص بالعملاء فى ختام يونيو، بحيث تتم المحاسبة سنوياً، وذلك على حسب  سعر الشراء الذي تم الاتفاق عليه مع شركة الكهرباء ومنتجي الطاقة الكهربائية من الطاقة الشمسية.

نتمنى أن نكون وضحنا لك عزيزي القارئ مفهوم الخلية الشمسية مع بعض الصناعات التي تحتاج لوجود الخلايا الشمسية، حيث يعد إنتاج طاقة كهربائية بواسطة المحطات الشمسية أهم هذه الاستخدامات، وذلك لأنها تعد من الطاقة المتجددة والتي تحظى بمستقبل هائل خلال الفترة القادمة، حيث يتم عمل المزيد من الأبحاث الهامة عن هذه الطاقة.