الخلايا الشمسية هي المستقبل القريب، كيف تُصنع وما هو تاريخها ؟

في الوقت الذي تصارع فيه كل دول العالم للوصول للاكتفاء الذاتي وتحقيق الأمن الاقتصادي لها من خلال الاستحواذ على النفط والبترول، هناك مصادر أخرى للطاقة مجانية تماماً ويمكن الإعتماد عليها بشكل شبه أساسي، كـ طاقة الرياح والمياة وكذلك الشمس، و يمكننا استعمال عقولنا في الإستفادة منها والآن نحن مع واحدة من أعظم هذه الأنواع قدرة على انتاج الطاقة وهي الشمس. وتحديدا استغلالها عن طريق ” الخلايا الشمسية ”

الطاقة الشمسية

ببساطة لكي نقوم بالتعبير في قليل من الجمل عن الطاقة الشمسية،فهي نتاج عمليات بسيطة اعتماداً على مصدر رئيسي وهي الشمس، فإنها بمثابة مفاعل نووي لا حد لطاقتة ولا حاجب لقوته، و باستغلال ضوئها في تحويله إلى طاقة كهربائية نحتاج شرائح وألواح  سيليكونية لتقوم بتحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كهربائية، والآن لنعرف كيف يتم ذلك سريعا أيضا ..

يتم وضع ألواح من خلايا كهروضوئية أو خلايا شمسية فوق أسطح المنازل مواجهة لضوء الشمس، وتكون هذه الألواح مصنوعة من  السيلكون، ملونة باللون الأزرق أو الأسود الداكن، وكلما كثر عدد الألواح الموجودة كلما كانت كمية الطاقة الكهربائية المحوله من الضوء أقوى وأكثر.

كيف تصنع الخلايا الشمسية

هناك أنواع كثيرة لـ الخلايا الشمسية منها أحادية البلورة ومنها متعددة التبلور ومنها الغير متبلورة، ولكن سنعرف الآن كيف يتم تجهيز الخلايا الشمسية أحادية البلورة، لنحصل على لوح من الخلايا الكهروضوئية

1-  تنقية السيليكون المستخدم : وذلك بهدف الحصول على السيليكون النقي الذي تندر به الشوائب، فمن الأفضل استعمال سيلكون يحتوي على أقل من 1% من الشوائب، لأن ذلك يزيد من فاعليته

2- رقائق السيلكون : نقوم بصنع بللورات من السيلكون أسطوانية الشكل نقية تماماً، ثم نقوم بتقطيعها إلى رقائق الخلايا الشمسية بأشكال سداسية أو اسطوانية من خلال منشار دائري

3- تنشيط الخلايا الشمسية : بعد أن قمنا بتقطيع الخلايا الشمسية لأشكال معينة، نقوم بتنشيط هذه الخلايا وذلك عن طريق طلائها بمادة منشطة والذي يعتبر البورون هو الأكثر فاعلية وأأمن استخداما هنا.

4- تركيب الموصلات الكهربائية : نقوم بعد ذلك بوضع الأسلاك الكهربائية المصنوعة من النحاس المغطى بالقصدير وذلك لتوصيل ألواح الخلايا الشمسية بعضها ببعض وايضا توصيلها بمخرج التيار الكهربي، ولابد أن تكون هذه الموصلات رقيقة جداً حتى تكون جيده التوصيل ولا تمنع حجب أشعة الشمس.

5- الطلاء بـ المواد المضادة للإنعكاس : لُوحظ ارتداد كمية كبيرة من أشعة الشمس فيما يقارب من 35% والمطلوب عدم ارتداد هذه الأشعة والحفاظ على أكبر قدر منها، لهذا نقوم بطلاء الألواح الكهربائية بعد ذلك بمادة مضادة لإنعكاس أشعة الشمس،

6- تغليف الخلية الشمسية : من الممكن الآن أن نقوم أن ألواح الخلية الشمسية أصبحت جاهزة بشكل كبير، ينقصها فقط أن نقوم بوضعها في غلاف عبارة عن إطار من السليكون، ومحاط هذا اللوح بإطار لتغطية أحرف لوح الخلايا الشمسية، ويكون مصنوع من الألومنيوم، والغطاء يصنع من الزجاج .

هناك العديد من الأنواع كما ذكرنا إلا أن أفضلها هى الخلايا الشمسية أحادية البلورة، وذلك بسبب كفائتها الشديدة وشكلها المنظم المريح للعين، ولكنها مكلفة عن الأنواع الأخرى، لكنها أفضل من حيث الدقة في الأداء .

متى تم اكتشاف الخلايا الشمسية

كانت بالصدفة في عام 1839 عندنا اكتشف ( إدموند بكوريل ) العالم النفسي انه عندما يتم تسليط الضوء على قطب كهربائي في محلول موصل ينتج عن ذلك تيار كهربائي، بعد ذلك عام 1841 تم تطوير الفكرة والإضافة عليها حتى تمكن الأمريكي ” روسل أوهل ” من تطوير وإنتاج أول خلية شمسية.  لتكون الخلايا الشمسية هي الاختراع الأهم في العصر الحديث وربما هي المنقذ لنا في المستقبل.

الخلايا الشمسية ليست حديثة العهد بنا، ولكن تم استخدامها من قبل كـ مصدر للطاقة في الأقمار الصناعية، فقديماً كانت تصنع الأقمار الصناعية وعلى جانبيها ألواح من الخلايا الشمسية كـ أجنحة الطائرة، وكانت آنذاك الوقت مصدر بديل للطاقة ومنذ هذا الوقت والألواح الشمسية تعتبر مصدر للطاقة على الأقمار الصناعية، إلا أن تكنولوجيا السيليكون المستخدمة على الأقمار الصناعية اختلفت عن استخدام الطاقة الشمسية على سطح الأرض.

عيوب الخلايا الشمسية

برغم كل المزايا الجميلة التي توفرها لنا الطاقة الشمسية، والأمان التام الذي سنعيشه بفضلها إلا أن لها بعض العيوب التي تجعل الكثير من الناس لا يعتمد عليها بشكل أساسي ومن هذه العيوب

1- التكاليف الباهظة خاصة إن كنت تنوي استخدام الخلايا الشمسية فائقة الدقة و الأداء كـ الخلايا الشمسية أحادية البلورة، بما في ذلك تكاليف البطاريات والأداء والأسلاك.

2- أحوال الطقس : بسبب تغير الظروف المناخية و حدوث الغيوم والمطرة في فصل الشتاء فقد يكون ذلك حاجباً ومانعاً للحصول على الطاقة الشمسية، ولكن مع تواجد البطاريات يمكن تخزين الطاقة الكهربائية لحين الحاجة إليها وقت الغيمة أو وقت الليل، ولكن ستكون التكلفة أعلى للحصول على بطارية كبيرة للتخزين.

المصادر ( 1 )

اخترنا لك أيضاً : الهند تصل إلى المريخ من المحاولة الأولى وبأقل تكلفة