أسعار وأنواع الألواح الشمسية … الألواح الشمسية عبارة عن أجهزة لها خصائص كهروضوئية تقوم بتحويل طاقة الشمس مباشرة إلى طاقة كهربائية، اعتمادًا على التأثير الكهروضوئي.
تسمى الخلايا الشمسية الخلايا الكهروضوئية أو الخلايا الكهروضوئية، وتقوم وحدات الخلايا الشمسية بجمع الطاقة الشمسية والتقاطها وتحويلها إلى كهرباء.
متى تم استخدام الألواح الشمسية؟
تم استخدام الخلايا الشمسية لأول مرة على القمر الصناعي فانجارد في عام 1958 م، حيث تم استخدامها كمصدر بديل للطاقة التقليدية بالإضافة إلى العديد من الأشكال الأخرى بما في ذلك.
أنظر أيضا: البحث عن الأدوات المستخدمة لرصد الفضاء والنظام الشمسي
- تم إطلاق القمر الصناعي Explorer 6 للولايات المتحدة الأمريكية في ميلادي. في عام 1959 والتي تضمنت ألواح خشبية كبيرة على شكل أجنحة. منذ ذلك الحين، أصبحت الألواح الشمسية سمة مشتركة للأقمار الصناعية. كانت الألواح الشمسية المصدر الرئيسي للطاقة منذ الستينيات.
- اختلفت التكنولوجيا المستخدمة في الخلايا الشمسية الفضائية عن السيليكون المستخدم في الألواح على الأرض في التسعينيات مع المركبات الفضائية التي تستخدم مواد أشباه الموصلات.
- ثم تم تعديل الخلايا الشمسية لتكون خفيفة الوزن ومرنة وذات تصميم عالي الكفاءة.
ما هي الألواح الشمسية؟
على الرغم من اختلاف أنواع وأغراض الخلايا الشمسية، إلا أنها متشابهة من حيث التركيب الأساسي وتقنية التشغيل. الخلايا الشمسية هي نوع خاص من الخلايا التي تحول طاقة الشمس إلى طاقة كهربائية.
مبادئ عمل الخلايا الشمسية
- يدخل الضوء مبدئيًا إلى الألواح الشمسية من خلال طبقة كهروضوئية أو طبقة مضادة للانعكاس، مما يقلل من فقد الضوء من خلال الانعكاس ويعترض ويمنع الضوء المتساقط على الخلية الشمسية، مما يعزز انتقاله إلى طبقات تحويل الطاقة.
- لكن الطبقة المضادة للانعكاس عادة ما تكون من السيليكون أو أكسيد التيتانيوم.
- يتم بعد ذلك توليد الجهد بواسطة الخلايا الشمسية المصنوعة من مواد أشباه الموصلات المعاد تدويرها مثل السيليكون.
- ثم يتم استخدام ثلاث طبقات لنقل الطاقة أسفل الطبقة المضادة للانعكاس، وهي طبقة الوصلة العلوية، وطبقة الامتصاص التي تشكل قاعدة الجهاز، وطبقة الوصلة الخلفية.
- نظرًا لأن معظم الطاقة الموجودة في ضوء الشمس والضوء الاصطناعي تقع في النطاق المرئي للإشعاع الكهرومغناطيسي، فإن ماصات الخلايا الشمسية أصبحت سريعة الكفاءة في امتصاص الإشعاع عند هذه الأطوال الموجية.
- عندما يسقط الضوء على خلية شمسية، فإن الإلكترونات الموجودة في الطبقة الماصة يتم تحفيزها من حالة الطاقة المنخفضة إلى حالة الإثارة.
- في حالة عدم وجود طبقات تشكل التقاطعات، تكون الإلكترونات الحرة في حركة عشوائية، لذا فإن إضافة طبقات متعددة لتشكيل التقاطعات تخلق مجالًا كهربائيًا مشتركًا يسبب التأثير الكهروضوئي.
- المواد المستخدمة لبناء طبقات مختلفة من الخلايا الشمسية هي نفس المواد المستخدمة في صنع الترانزستورات في إلكترونيات الحالة الصلبة والإلكترونيات الدقيقة.
- تستخدم الخلايا الشمسية والأجهزة الإلكترونية الدقيقة نفس التقنية الأساسية المستخدمة فيها. في تصنيع الخلايا الشمسية، تتناسب الطاقة المنتجة مع الطاقة الضوئية.
أنظر أيضا: أنواع السخانات الشمسية، مزاياها وعيوبها
أنواع الخلايا الشمسية
هناك عدد من الألواح الشمسية التي سنشرحها في الفقرة التالية.
خلايا لوحة أحادية البلورية
يتمتع هذا النوع من الخلايا بميزة أنه في شكل شرائح مقطوعة من قضبان سيليكون نقية نقية ويتم محاذاة الخلية بأكملها في اتجاه واحد.
لذلك عندما تشرق الشمس عليها بالزاوية الصحيحة، تكون الخلية فعالة للغاية. تعمل هذه الألواح بشكل أفضل في ضوء الشمس المباشر.
خلايا ورقة الكريستالات
هذه الألواح عبارة عن أقسام من السيليكون ولكنها تتشكل في كتل. تتكون خلاياها الشمسية من أشكال بلورية نقية، ولأن البلورات الفردية لا تتماشى دائمًا مع بعضها البعض، فهي ليست فعالة.
خلايا الألواح الهجينة
تحتوي خلاياها الشمسية على طبقة رقيقة غير متبلورة خلف الخلايا أحادية البلورية وتعتبر واحدة من أكثر الألواح كفاءة.
عيوب استخدام الألواح الشمسية
على الرغم من الاستخدامات العديدة للألواح الشمسية في السنوات الأخيرة، فإن هذا لا يعني أنها خالية من العيوب. في هذه الحالات يتم بذل محاولات عديدة للتغلب على هذه النواقص منها:
- قيمة. تكلفة شراء الألواح الشمسية مرتفعة للغاية.
- وهذا يشمل دفع ثمن الألواح الشمسية والمحولات والبطاريات والأسلاك والتركيبات.
- الظروف المناخية. لأنه من الصعب الحصول على الطاقة الشمسية في الأيام الملبدة بالغيوم والممطر.
- ستكون كفاءة النظام الشمسي منخفضة في الظروف المناخية المناسبة.
- وذلك لأن الخلايا الشمسية تعتمد كليًا على ضوء الشمس لتجميع الطاقة الشمسية بشكل مباشر.
- لذلك يمكن أن يكون هناك تأثير واضح وواضح على نظام الخلايا الشمسية في الأيام التي لا تكون فيها الشمس.
- تخزين الطاقة الشمسية. إذا لم يتم استخدام الطاقة الشمسية فور تجميعها، فيمكن تخزينها في بطاريات كبيرة.
- يمكن أيضًا شحن هذه البطاريات في أنظمة الطاقة الشمسية خارج الشبكة خلال النهار.
- من أجل الطاقة لاستخدامها في الليل.
- ما هو أفضل حل لاستخدام الطاقة الشمسية طوال اليوم وهو مكلف للغاية.
أسعار الألواح الشمسية
هناك نوعان من الألواح الشمسية. الأولى تسمى الألواح الأحادية، والتي تسمى أحادية.
هذه هي الألواح التي تعمل بكفاءة في المناطق الباردة أكثر من الألواح متعددة البلورات وتعمل بشكل جيد في المناطق الدافئة.
هذا نوع شائع في جميع الدول العربية بسبب ارتفاع درجة الحرارة.
كما أن لها تكلفة أقل من نظيراتها الأخرى وتنتج خطيئة واحدة من حوالي 100 إلى 350 واط، والألواح الأكثر استخدامًا هي 250 وات.
تتراوح تكلفة لوحة البولي كربونات أو الكريستالات بقدرة 250 وات من حوالي 130 دولارًا إلى 200 دولار.
هذا يعتمد على جودة المنتج وأدائه وشروط الضمان واسم الشركة المصنعة.
أيضا، يمكن أن تنتج أربع لوحات 1 كيلو وات، وبالتالي فإن سعر الكيلووات يتراوح من 520 دولارًا إلى 800 دولار.
انخفضت أسعار معدات المولدات المستخدمة في إنتاج الطاقة الكهروضوئية من 6000 دولار إلى 1500 دولار.
راجع أيضًا: أبحاث الطاقة الشمسية جاهزة للطباعة