تعد الطاقة الشمسية من أكبر مصادر الطاقة على وجه الأرض، وهي مصدر طبيعي لا غنى عنه للإضاءة والتدفئة.
نظرًا لأنها ذات أهمية كبيرة في حياتنا، فقد فكر الإنسان في الاستفادة منها على أفضل وجه.
نتعلم اليوم طريقة لتسخير الطاقة الشمسية، وهي تشغيل الخلايا الشمسية.
لوحة شمسية
- ويرجع ذلك إلى التلوث الكبير الناتج عن زيادة الانبعاثات والنفايات من مصادر الطاقة المختلفة على سطح الأرض.
- وقد أثر هذا التلوث بشكل كبير على الغلاف الجوي والكائنات الحية.
- لذلك، بدأت العديد من الدول في التفكير في حل إيجابي لاستبدال مصادر الطاقة التي تلوث البيئة بمصادر صديقة للبيئة.
- إنها طاقة شمسية، لذلك اخترع العلماء ما يسمى بالخلايا الشمسية.
- تقوم هذه الخلايا بجمع وتخزين طاقة الشمس وتحويلها إلى طاقة كهربائية.
- يتم تخزينها في بطاريات خاصة تمتص كميات ضخمة لاستخدامها في العديد من الأغراض في الحياة.
- بدأ اختراع الخلايا الشمسية في أوائل عام 1977.
- لكنها بدأت بالعمل الحقيقي في عام 2013 وتطورت بسرعة كبيرة لتصبح الاتجاه الحالي لجميع البلدان.
- وتستخدم في الصناعة والزراعة والعديد من الجوانب المختلفة.
- أهم ما يميز الخلايا الشمسية أنها لا تقوم بأي تفاعلات كيميائية أو فيزيائية يمكن أن تسبب ضرراً للكون.
قد تكون مهتمًا أيضًا بـ: تطبيقات الألواح الشمسية
تشغيل الألواح الشمسية
تعتبر الخلية الشمسية من أهم اختراعات العصر الحديث، ونبين كيف تعمل في:
- عندما يضرب ضوء الشمس الخلايا الشمسية، تمنع أسطح هذه الخلايا الطاقة الضوئية من الانعكاس مرة أخرى.
- ثم تمتص الخلية الشمسية كميات كبيرة من فوتونات ضوء الشمس.
- تتحرك الإلكترونيات في الخلايا الشمسية مسببة تغيرًا بداخلها، وتتجمع الإلكترونات في اتجاه الفتحة المقابلة لشحنتها.
- وبالتالي، يمكن أن يحدث اختلاف في الجهد بين الطرفين، مما ينتج عنه تيار كهروضوئي.
- وعندما تريد الحصول على تيار كهربائي مناسب، فإن كلا الطرفين متصل بموصل جيد.
- لكن معظم الخلايا الشمسية تحول الطاقة الضوئية إلى طاقة كهروضوئية.
- يتم تخزينها في بطاريات كبيرة الحجم لإعادة استخدام هذه الكهرباء المخزنة في الليل.
مما تتكون الخلية الشمسية؟
لإنشاء نظام لتوليد الطاقة الشمسية باستخدام الألواح الشمسية، نحتاج إلى معرفة مكونات الألواح الشمسية.
وتتكون مما يلي:
- تتكون الخلية الشمسية من مواد شبه موصلة تترك شحنات سالبة في السيليكون.
- تتكون الخلية الشمسية من عدة طبقات من نفس المادة.
- تتكون الخلية الشمسية بشكل أساسي من السيليكون وتنقسم الخلية إلى طبقتين.
- يمثل النوع P مادة السيليكون التي تكون فيها كمية الإلكترونيات هي الغالبية.
- النوع N: يمثل مادة السليكون التي يكون فيها عدد الثقوب (الثقوب) هو الغالبية.
- عزل بين طبقتين بمادة عازلة.
- بطارية متصلة بخلية شمسية لتخزين الطاقة الكهروضوئية فيها.
ما هي أنواع الألواح الشمسية؟
تتعدد أنواع الخلايا الشمسية، ومنها:
- خلية أحادية البلورية. وهي مصنوعة من مواد ممتازة وتصل كفاءة هذه الخلايا إلى 17٪.
- خلية بوليوريستية. وهي مصنوعة من رقائق السيليكون المعالجة.
- لزيادة خصائصه الكهربائية وكفاءته حتى 16٪.
- الخلايا الغشائية، والتي يتم تصنيعها من السيليكون على شكل طبقات رقيقة، وتصل كفاءتها إلى 6٪ وهي الأقل من حيث السعة.
يتم اختيار كل نوع من هذه الأنواع للاستخدام المقصود ووفقًا لتكلفة تركيب الألواح الشمسية.
قد تكون مهتمًا أيضًا بـ: أسعار وأنواع الخلايا الشمسية
كيف تتشكل الخلايا الشمسية؟
لقد مرت الخلايا الشمسية بالعديد من التطورات منذ اختراعها إلى شكلها الحالي ؛
- بدأت الخلايا الشمسية عندما درس العالم بيكريل تأثير الضوء على المعادن في عام 1839.
- ما هي خصائص التيار الكهربائي الناتج عن الطاقة الضوئية؟
- بعد ذلك، تطورت الفكرة والنظرية لاستخدام السيلينيوم لالتقاط الطاقة الضوئية وتحويلها إلى شحنات كهربائية.
- تمت دراسة الظواهر التي تحدث على مادة السيليكون أثناء استقبال الطاقة الضوئية وتحويلها إلى كهروضوئية.
- تم تطوير بعض الخلايا المكونة من أغشية رقيقة من كبريتيد الكادميوم وكبريتيد النحاس.
- توسع البحث في مجال الخلايا الشمسية في التسعينيات والثمانينيات.
- ازداد التطور للوصول إلى قدرة الخلايا الشمسية لإنتاج مئات الكيلوواط من الطاقة الكهروضوئية.
- في النهاية، تم الحصول على الألواح الشمسية المصورة هنا.
كيف تصنع الألواح الشمسية
يمكن صنع الخلايا الشمسية في بضع خطوات بسيطة تعطي نتائج جيدة.
- تم التخطيط لنظام الألواح الشمسية ومكان تركيبها.
- يتم توفير لوح خشبي ومسطرة ومنشار ولحام حديد.
- ثم توضع الألواح الشمسية على لوح خشبي ويتم رسم خطوط متباعدة بعناية.
- يتم تثبيت الألواح الشمسية وتوصيلها بعناية جيدة.
- الأسلاك ملحومة ببعضها البعض بشكل مستمر ومتسلسل.
- بعد الاتصال، يتم أخيرًا لحام الجزء السلبي بالإيجابي.
- ثم يتم الحصول على 12 أو 24 فولت.
- يتم التوصيل بالتوازي مع الألواح الشمسية المثبتة على الألواح.
- الكهرباء متصلة بمصدر أو جهاز كهربائي للتأكد من أنه يعمل بشكل جيد.
- يمكن استخدام هذه الطاقة لتشغيل البطاريات والأجهزة المختلفة وشحنها.
أهمية ضوء الشمس للبشر
يجلب ضوء الشمس العديد من الفوائد لجسم الإنسان، وهي:
- تساعد أشعة الشمس على خفض ضغط الدم بسبب وجود مركب يسمى أكسيد النيتريك في الجسم.
- وهذا المركب عندما يتعرض الجلد لأشعة الشمس فإنه يزداد في الأوعية الدموية التي تعمل معه على خفض ضغط الدم.
- يعزز فيتامين د، وهو فعال في تكوين العظام وتصلبها.
- لأن التعرض لأشعة الشمس أثناء فترة غير مؤذية للجسم له ميزة كبيرة في تكوين فيتامين د 3.
- ويساعد الجسم على امتصاص الكالسيوم والحصول على معدات جيدة منه مما يعطي القوة للجسم وصلابة للعظام.
- يمنح التعرض المنتظم لأشعة الشمس الكثير من الطاقة الإيجابية لجسم الإنسان.
- ويعمل على التخفيف من حدة الاكتئاب، خاصة خلال مواسم الشتاء، عن طريق زيادة مضادات الأكسدة في الجسم.
- يقلل ضوء الشمس أيضًا من آثار مرض الزهايمر.
- لأن الفحوصات الطبية أثبتت أن الأشخاص الذين لا يتعرضون لأشعة الشمس معرضون للإصابة بمرض الزهايمر.
- كما تعالج أشعة الشمس العديد من الأمراض الجلدية وتعمل على منح البشرة مناعة كبيرة ضد الأمراض المختلفة.
- تتمتع أشعة الشمس بقدرة كبيرة على التئام وحماية جهاز المناعة بالجسم ودرء الأمراض التي يمكن أن تصيبه.
- تحمي أشعة الشمس الجسم من الأمراض السرطانية المختلفة عند تعرض الجلد لها.
أهمية ضوء الشمس للنباتات والحيوانات
تعتبر أشعة الشمس ذات أهمية كبيرة لمختلف النباتات والحيوانات في كل مما يلي:
- ضوء الشمس هو أساس الحياة النباتية، لأنه من خلاله يقومون بعمل البناء الضوئي.
- وهو ما يعتبر حركة تنفس النبات وإنتاج الغذاء لينمو بشكل جيد.
- إذا لم يتوفر ضوء الشمس، تذبل النباتات ولا تنمو بشكل صحيح وتصبح ضعيفة ورقيقة.
- بالنسبة للحيوانات، تحفز أشعة الشمس أجسامها على إنتاج فيتامين د الطبيعي.
- يساهم في زيادة كفاءة امتصاص الكالسيوم وتقليل مخاطر كسور العظام.
- كما ينشط جلد الحيوانات لتجديد فرائها وطيورها لريش صحي وطرد مختلف الحشرات التي تعيش فيها.
اقرأ أيضًا: الألواح الشمسية لتوليد الكهرباء
لقد أظهرنا في الماضي كيف تعمل الخلايا الشمسية وكيف تعمل الخلايا الشمسية وتولد وتولد الطاقة الكهروضوئية.
ما هي أهمية الضوء في الحفاظ على صحة جيدة للإنسان والنباتات والحيوانات على الأرض؟