ما هي الأدوات التي تحول ضوء الشمس إلى طاقة كهربائية تسعى العديد من الحكومات إلى تسخير طاقة الشمس لتوليد الكهرباء من خلال توفير الأدوات التي تساعد في تحويل ضوء الشمس إلى طاقة كهربائية.

في هذا الموضوع سنتحدث عن الطاقة الشمسية وكيفية استخدامها لإنتاج الكهرباء، كما سنشرح طرق تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كيميائية، طاقة حرارية.

الأجهزة التي تحول ضوء الشمس إلى طاقة كهربائية

للتعرف على طرق تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية، يجب أولاً أن نتعلم مفهوم الطاقة الشمسية، لأن للشمس مزايا عديدة، لا سيما استخدامها في إنتاج وإنتاج الحرارة.

كما أنها تستخدم في تكوين التفاعلات الكيميائية، وكذلك في استخدامها في إنتاج الكهرباء، لأن الطاقة الشمسية من الطاقات المتجددة التي لا تلوث البيئة وتستمر في التجدد باستمرار. على عكس الوقود الأحفوري والمواد البترولية والغاز الطبيعي.

لذلك تم استخدام التكنولوجيا الحديثة لتوليد الكهرباء من ضوء الشمس ويمكن استخدامها لتلبية احتياجات الكهرباء في العالم في المستقبل إذا تم استغلالها بطرق جيدة وسليمة.

الأجهزة التي تحول الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية

يصدر القرص الشمسي حوالي 1026 × 3846 واط من إجمالي الطاقة، والتي يتم توزيعها على سطح الأرض على شكل أضواء أو إشعاعات أخرى.

يتم تسخير هذه الطاقة للاستفادة منها عن طريق جمع الإشعاع المشع وتحويله مباشرة إلى حرارة وطاقة كهربائية باستخدام عملية التحويل الكهروضوئي.

والتي يمكن تعريفها على أنها قدرة مادة ما على إصدار ما يعرف بالإلكترونات عند توجيه الأضواء إليها والتي تستخدم في خلية شمسية.

أنظر أيضا: بحث عن الطاقة الشمسية ومصادرها

لوحة شمسية

الخلية الشمسية هي جهاز يحول ضوء الشمس إلى طاقة كهربائية باستخدام عملية التحويل الكهروضوئي. مبدأ الخلية الشمسية على النحو التالي.

تتكون الخلايا الشمسية من السيليكون، وهو مادة شبه موصلة لها خصائص المعدن وبعض خصائص المواد العازلة.

حيث يتم نقل الطاقة عن طريق انتقال جزيئات الإشعاع الشمسي المعروفة بالفوتونات إلى الإلكترونات في ذرات السيليكون.

إنه موجود في الخلايا الشمسية عندما تصطدم بالفوتونات لتحرير آخر مدار من السيليكون، مما يتسبب في حدوث خلل كهربائي في الخلايا الشمسية.

في الخلايا الشمسية من الممكن حل الخلل الكهربائي الناتج عن التكوينات الداخلية لذرة السليكون، فعند وضع هذه الذرات وترتيبها داخل الخلايا الشمسية ومغلقة بإحكام، يتكون نوعان من السيليكون وهما:

  • ذرات السيليكون من النوع N.

إنها ذرات سيليكون سالبة الشحنة، والمعروفة باللغة الإنجليزية باسم N = Negative، وهي ذرات سيليكون سالبة الشحنة لأنها تحتوي على إلكترونات إضافية.

  • ذرات السيليكون ب

إنها ذرات سليكون موجبة الشحنة، والمعروفة باللغة الإنجليزية باسم P = موجبة، وهي ذرات سيليكون موجبة الشحنة لأنها تفقد الإلكترونات وتترك ثقوبًا في مكانها.

تنتقل الإلكترونات سالبة الشحنة من السيليكون من النوع N إلى الثقوب في السيليكون من النوع B لإغلاق ثقوبها، مما يجعل السيليكون من النوع B المشحون سالبًا ومن النوع N مشحونًا بشكل إيجابي، مما يؤدي إلى الحقول المغناطيسية في الخلايا الشمسية.

عندما تحرر الفوتونات الإلكترونات من ذرات السيليكون، تدفع الحقول المغناطيسية الناتجة هذه الإلكترونات إلى مسارات منتظمة، مما يؤدي إلى إنتاج الطاقة الكهربائية.

قد تكون مهتمًا. البحث في تطبيقات الطاقة الشمسية ومستقبلها في قطاعات الطاقة النظيفة والمبتكرة

أنواع الخلايا الشمسية

يعد القرص الشمسي أحد المصادر الفعالة لتوليد وتوليد الكهرباء وأيضًا تكلفته الرخيصة. يتم تصنيع العديد من أنواع الخلايا الشمسية المختلفة باستخدام تقنيات مختلفة لتسخير وتوليد وتخزين الطاقة الشمسية أيضًا وهي من بين أكثر الخلايا شيوعًا. أنواع الخلايا الشمسية التي تحول ضوء الشمس إلى طاقة كهربائية هي:

  • الخلايا الشمسية أحادية البلورية

من أهم مميزات الألواح الشمسية أحادية البلورية كفاءتها العالية مقارنة بالأنواع الأخرى، حيث يمكنها إنتاج أكبر كمية من الكهرباء، لكن العيب الوحيد هو أن تكلفة تركيبها عالية جدًا، رغم أنها ليست مطلوبة كثيرًا. المناطق المراد وضعها فيها.

  • الخلايا الشمسية البلورية

من أهم مميزات هذا النوع من الخلايا الشمسية أنه من بين الأدوات التي تحول ضوء الشمس إلى طاقة كهربائية. تكلفتها منخفضة مقارنة بالخلايا الشمسية أحادية البلورية، لكنها لا تعمل بكفاءة كما أن عمرها الافتراضي قصير.

  • الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة

من أهم مميزات هذا النوع من الخلايا الشمسية سهولة تصنيعها وتكلفتها منخفضة للغاية، لكن عمرها الافتراضي أقصر من الأنواع الأخرى، بالإضافة إلى كفاءتها المنخفضة مقارنة بالخلايا الشمسية الأخرى.

  • الخلايا الشمسية السيليكونية غير متبلورة

من بينها، يتم إنتاج عدادات صغيرة تعمل بالطاقة الشمسية، وتتميز بتكلفتها المنخفضة، ولكن العيب هو أنها تعمل بكفاءة منخفضة للغاية.

  • الخلايا الشمسية البيولوجية

تشبه هذه الخلية عمليات التمثيل الضوئي في الطبيعة، ولكن حتى الآن لم يتم استخدامها عمليًا لتحويل ضوء الشمس إلى طاقة كهربائية.

  • الخلايا الشمسية الكادميوم تيلورايد

يساعد هذا النوع من الخلايا الشمسية في توليد الطاقة وإنتاجها باستخدام كمية صغيرة من الماء، ولكنه يستخدم الكربون ؛ إذا استنشقها أو ابتلعها، فهي ضارة جدًا بصحة الكائنات الحية.

  • تركيز ضوئي

ينتج هذا النوع من الخلايا الكهرباء بنفس الطريقة المستخدمة في الأنظمة الكهروضوئية التقليدية، ولكن من أهم خصائصه أنه يعمل بكفاءة أكبر من ذلك.

استخدام الألواح الشمسية

أدى إنتاج العديد من أنواع الخلايا الشمسية المختلفة إلى استخدامها في العديد من الأماكن، ومن أشهر تطبيقات الخلايا الشمسية:

  • إنارة الشوارع

تستخدم أشعة الشمس الشمسية خلال النهار لشحن بطاريات الألواح الشمسية وإضاءة الشوارع ليلاً.

  • ثلاجات اللقاحات والأدوية

تستخدم الخلايا الشمسية وتقنياتها الحديثة لحفظ الأدوية واللقاحات الموجودة في الأماكن النائية حيث لا توجد كهرباء لتشغيل الثلاجات، ومن المعروف أن هذه المنتجات الطبية تحتاج إلى درجة حرارة خاصة حتى لا تفقد قيمتها وخصائصها.

  • أواني الطبخ

تعكس الألواح الشمسية ضوء الشمس القوي على المواقد لاستخدامها في الطهي.

  • شحن الهاتف المحمول

يتم شحن الهواتف المحمولة عن طريق تعريضها لأشعة الشمس لساعات معينة، وبمرور الوقت سيتم شحن العديد من الأجهزة بهذه التقنية.

اخترنا لك الألواح الشمسية لتوليد الكهرباء

استخدام الطاقة الشمسية

يمكن تحويل الطاقة الضوئية إلى طاقات أخرى، بما في ذلك ما يلي:

  • تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كيميائية

يمكن للنباتات تحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كيميائية من خلال عملية التمثيل الضوئي. تمتص أوراق النبات ضوء الشمس لصنع السكريات البسيطة، بالإضافة إلى تخزين الطاقة التي تساعدها على النوم.

عندما يتغذى كائن حي على النباتات، يتم نقل الطاقة الكيميائية المخزنة فيه لتزويده حتى يتمكن من تنفيذ عملياته المختلفة: التنفس، الحركة، النمو، التحدث، إلخ.

  • تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة حرارية

من الممكن استخدام أشعة الشمس لتدفئة المنازل عن طريق طلاء أسطحها باللون الأسود الغامق، حيث يعمل هذا اللون على امتصاص أشعة الشمس على الأسطح.

وتستخدم العديد من الدول التي تتميز بدرجات حرارة منخفضة للغاية هذه الطريقة للاستفادة من الطاقة الشمسية قدر الإمكان لتدفئة منازلهم وحمايتها من البرد.

في نهاية الموضوع وبعد التعرف على الطاقة الشمسية وطرق تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية من خلال اكتشاف الأدوات التي تحول ضوء الشمس إلى طاقة كهربائية، تعرفنا على الخلايا الشمسية وأنواعها وتطبيقاتها المختلفة.

وشرحنا طرق تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كيميائية، وطرق تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة حرارية، ما عليك سوى نشر هذا الموضوع على جميع وسائل التواصل الاجتماعي.