بيئة، الموسوعة البيئية

الحلول و البدائل قسم الطاقة المتجددة كيفية عمل الطاقة الشمسية

كيفية عمل الطاقة الشمسية

تقييم المستخدم: / 5
ضعيفجيد 

إذا أعجبك هذه المقالة، نرجو منك التصويت لها

كيفية عمل الطاقة الشمسية

كيفية عمل الطاقة الشمسية  اذ ان هناك صفوف من الخلايا الشمسية على الأقمار الصناعية على الأقمار الصناعية التي تستعمل لتشغيل الأنظمة الكهربائية, ولابد أنك سمعت أيضا عن الثورة الشمسية في الـ20 سنة الماضية والفكرة أنه يوما من الأيام سوف نستخدم الكهرباء مجانا من الشمس إن هذا وعد مغري حيث تشرق الشمس في يوم مشمس وساطع 1000 واط تقريبا لكل متر مربع من سطح الكوكب وإذا استطعنا جمع كل هذه الطاقة فسنستطيع وقتها أن نزود منازلنا ومكاتبنا بالطاقة مجانا تقوم الألواح بامتصاص الطاقة لتنتج الهيدروجين

 

الاهتمام بفحص الخلايا الشمسية لكي نتعلم كيف تقوم هذه الخلايا بتحويل الطاقة الشمسية إلى كهرباء مباشرة في هذه العملية سوف نتعلم لماذا نقترب أكثر من إستخدام طاقة الشمس على أساس يومي ولماذا علينا القيام بالمزيد من البحوثات قبل أن تصبح العملية فعالة.

تحويل الفوتونات إلى إلكترونات إن الخلايا الشمسية التي رأيتها في اللات الحاسبة وفي الأقمار الصناعية هي خلايا جهد كهربائي ضوئي فلطائية أو وحدات الوحدات هي ببساطة مجموعة من الخلايا أوصلت كهربائيا ورزمت في إطار واحد  الضوء الفلطائي ضوء الجهد الكهربائي يتم  تحول ضوء الشمس مباشرة إلى كهرباء, وقد أستخدمت مرة واحدة في الفضاء بشمل خاص ويستخدم الضوء الفلطائي في أقل طرق غريبة حتى أن بإمكانهم تزويد بيتك بالطاقة.

كيفية عمل الطاقة الشمسية حيث تعمل هذه الأدوات وهي صنعت خلايا الضوء الفلطائي ضوء الجهد الكهربائي من مواد خاصة تسمى أشباه موصلات مثل السيليكون حيث أن استخدامه أكثر شيوعا الن , عندما يضرب ضوء الشمس الخلية فإن جزء معين من الخلية وهي داخل المادة الشبه موصلة التي تقوم بإمتصاص الضوء هذا يعني أن طاقة الضوء الممتص تحولت إلى الشبه موصلات الـ وتضرب الطاقة الإلكترونية الطليقة سامحة لهم بالتدفق بحرية.

 

إن خلايا PVتملك أيضا حقلا أو حقول كهربائية أكثر التي تقوم بإجبار الإلكترونات التي حررت بواسطة الضوء الممصوص بالتدفق بإتجاه معين, وتدفق الإلكترونات هذا هو التيار ويمكننا أن نسحب التيار للإستعمال الخارجي وذلك بوضع وصلات معدنية في قمة وأسفل خلايا الـPV مثلا يستطيع التيار تشغيل لة حاسبة وإن التيار مع الجهد الكهربائي للخلية الذي نتج من الحقل أو من الحقول الكهربائية يقومان بتحديد قوة أو قدرة الواط التي بمكن أن تنتجها الخلية الشمسية, هذه هي العملية الأساسية ولكن هناك عمليات أخرى غيرها.
لنلقي نظرة أعمق إلى مثال من خلية PV خلية السيليكون البللورية الوحيدة

السيليكون إن السيليكون لديه بعض الخواص الكيماوية الخاصة خصوصا في شكله البللوري, لدى ذرة السيليكون 14 إلكترونا مرتبة في ثلاثة طبقات مختلفة, وأول طبقتين واللتين هما الأقرب إلى المركز ممتلئتين تماما, وإن الطبقة الخارجية فقط هي الطبقة النصف ممتلئة ولديها أربعة إلكترونات فستقوم ذرة السيليكون بالبحث دائما عن الطرق لتملأ طبقتها الأخيرة التي تود الحصول على ثمانية إلكترونات ولتفعل ذاك ستشترك بأربعة إلكترونات مع ذرة السيليكون التي تقع بالقرب منها فتبدو كل ذرة تمسك بيد الذرة التي تقع إلى جانبها فكل ذرة لديها أربعة أيدي تشاركهم معه أربعة من جيران لها وهذا الذي يشكل التركيب البللوري وهذا التركيب يرتد إلى الخارج ليصبح هاما لخلية الـPV لقد وصفنا الن السيليكون البللوري الصافي.
إن السيليكون البللوري الصافي ناقل ضعيف للكهرباء لأنه لا يوجد ولا واحدة من إلكتروناتها حر الحركة مثل الإلكترونات التي لديها ناقل جيد كالنحاس وبدلامن ذلك فإن الإلكترونات جميعها محبوسة في التركيب البللوري ولكن السيليكون في الخلية الشمسية معدل بعض الشيء لذلك سيعمل مثل الخلية الشمسية

السيليكون في كيفية عمل الطاقة الشمسية حيث إن الخلية الشمسية فيها سيليكون مع الشوائب إختلط معها ذرات أخرى وذلك يغير عمل الأشياء فيها قليلا ونحن نعتبر الشوائب عادة كشيء مكروه ولكن في هذه الحالة لن تعمل بدون هذه الشوائب وفي الحقيقة توضع هذه الشوائب عمدا.

سنعتبر بأننا مزجنا ذرة السيليكون مع الفوسفور ربما ذرة فوسفور واحدة لكل مليون ذرة سيليكون, الفوسفور لديه خمسة إلكترونات في الطبقة الخارجية وليس أربعة وهو يلتصق بذرات جاره السيليكون ولكن الفوسفور إلكترونا واحدا ليس لديه أحد يمسك بيده وهو لا يشكل جزء من الرابطة ولكن هناك بروتون إيجابي في النواة الفوسفورية التي تبقي الذرة في محلها.

عندما تضاف الطاقة إلى السيليكون الصافي مثلا عند تشكيل الحرارة ستتسبب بإفلات بضعة إلكترونات من روابطهم وبترك ذراتهم وفي كلتا الحالتين تقوم الإلكترونات بترك فجوات ورائها وبالتالي تتجول الإلكترونات بشكل عشوائي حول الشبكة باحثة عن فتحة أخرى لتهبط فيها وتدعى هذه الإلكترونات بالناقلات الحرة وتستطيع أن تحمل تيارا كهربائيا وهناك البعض منهم في السيليكون الصافي ولكنهم على أي حال ليسوا مفيدون جدا ولكن السيليكون الملوث الذي مزج معه ذرات فوسفور فهو قصة مختلفة, وإن إلكترونات الفوسفور الحرة الإضافية لم تربط برابطة لأن الإلكترونات التي تجاورها لم ترصها وكنتيجة لذلك فإن أغلب هذه الإلكترونات تفلت ونحن لدينا الكثير من النواقل الحرة أكثر من التي نريدها في السيليكون الصافي.

إن عملية إضافة الشوائب عمدا تسمى التخدير وعند التخدير مع الفوسفور فإن السيليكون الناتج يسمى N-Type N = Negative سلبي بسبب إنتشار الإلكترونات الحرة, وإن السيليكون المخدرالسلبي N-Type ناقل افضل بكثير من من السيليكون الصافي وفي الحقيقة الجزء السلبي الوحيدN-Type من الخلية الشمسية وخدرت الأجزاء الأخرى بالبورون التي لديها ثلاثة إلكترونات سيليكون فقط في الطبقة الخارجية بدلا من أربعة لتصبح P-Type P = Positive إيجابي وبدلا من أن يكون لديه إلكترونات حرة فإن لديه فراغات حرة وهي فراغات خالية من الإلكترونات لذلك فهي تحمل الشحنة النقيضة الإيجابية وهم يتحركون هنا وهناك مثلما تفعل الإلكترونات, لذا إلى أين أوصلنا كل هذا؟

إذا أعجبك هذه المقالة، نرجو منك التصويت لها

تاريخ آخر تحديث: الأربعاء, 29 شباط/فبراير 2012 08:37