محتويات
الخلايا الشمسية
تتميّز الخلايا الشّمسية بقدرتها على تحويل أشعة الشّمس إلى طاقة كهربائية، وهذا يعدُّ من أفضل الاختراعات للبشرية، فالإنسان لايمكنه الاستغناء عن الكهرباء لما لها من عدّة استخدامات في مختلف مجالات الحياة، وفي السابق كانت تسمى البطارية الشّمسية، أي الجهاز الذي يستغلُّ الطاقة الضّوئية المنبعثة من أشعة الشّمس ويحولها لكهرباء مفيدة.
كيفيّة عمل الخلايا الشمسية
تمتصُّ الخلايا الشّمسية أشعةَ الشّمس، ثم تحولها إلى طاقة كهربائية، التي تكون بمثابة بديل عن مولدات الكهرباء، إذ تستقطبُ الألواح الشّمسية أشعةَ الشمس عن طريق خلايا تتألف من السيلكون، ومن ثم تبدأ عبر الحركة بالطّرد الذي يعدُّ حقلاً كهربائيًا تنطلق من خلاله الإلكترونات وتتجمع على شكل طاقة كهربائية تنتج كهرباء DC، ثم تتحوّل من خلال إنفيرتر إلى كهرباء AC، وهي الكهرباء التي تستخدم في الحياة اليومية، من أهمّ وظائف الخلية الشّمسية تحويل الفوتونات الموجودة في أِشعة الشّمس لطاقة يمكن للإنسان أن يستخدمها، من خلال امتصاص الفوتونات وإسقاطها على لوح الكريستال المكون من أحد العناصر الكيميائية.
أنواع الخلايا الشمسية
من أهمّ أنواع الخلايا الشّمسية التالي:
- خلايا شمسية أحادية التبلر وهي مصنوعة من السيلكون تتّصف بقدرتها على امتصاص 11-16% من أشعة الشمس.
- خلايا شمسية متعددة التبلر لديها القدرة على امتصاص الطاقة بمعدل 9-13%.
- خلايا مورفية تتميّز بسهولة التّصنيع، إذ يكون فيها السيليكون على شكل طبقات رفيعة توضع على سطح البلاستيك أو الزّجاج، تمتصُّ أشعة الشّمس بمعدل 3-6%.
تقنيات الطاقة الشمسية
أنظمة الطاقة الكهروضوئية
تستخدم هذه الأنظمة بالعادة في الآلات الحاسبة والساعات، وتعتمد على تحويل أشعة الشمس مباشرةً إلى كهرباء، ومصنوعة من مواد شبه موصلة كالمواد المستخدمة في رقائق الكمبيوتر، وبعد امتصاص أشعة الشّمس من خلال هذه المواد، فإنّ الطاقة الشّمسية تحفّز الإلكترونات بالخروج من ذراتها، وتسمحُ بتدفق الإلكترونات عن طريق المواد لإنتاج الكهرباء.
أنظمة الطاقة الشمسية لتسخين المياه
تسخّنُ المياه قليلة العمق بطريقة أسرع من الموجودة في قاع البحيرات، وذلك بفعل أشعة الشّمس التي تصل تلك المناطق أولاً خاصة بفصل الشتاء، كذلك الأمر بالنّسبة لعملية تسخين المياه في المباني بواسطة الطاقة الشّمسية.
أنظمة الطاقة الشمسية الكهربائية
تستخدم الكثيرمن محطات الطاقة الوقود الأحفوري كمصدر لغلي المياه، إذ يدير البخار الناتج من غلي الماء توربينات ضخمة، والتي تشغل المولدات لإنتاج الكهرباء، ظهر أيضًا جيل جديد من محطات الطاقة التي تعمل بأنظمة الطاقة الشمسية المركزة، ويوجد ثلاث طرق رئيسة من هذه الأنظمة لإنتاج الكهرباء هي، طريقة المرآة المقعّرة «Parabolic – Trough»، الصحن الشمسي «Dish/Engine»، وبرج الطاقة الشمسية «Power tower».
أنظمة التسخين السلبي للطاقة الشمسية والإضاءة النهارية
تعدُّ أنظمة التّسخين السلبي من أفضل الطرق لاستغلال الطاقة الشمسية، فقد صمّمت العديد من المنازل حول العالم للاستفادة من أشعة الشمس كمصدر طبيعي للطاقة، وإنارة المنزل من خلال وضع نوافذ كبيرة في المنازل تمتصُّ أشعة الشّمس والاستفادة منها للإضاءة، وتسخين المياه.
أنظمة الطاقة الشمسية للتدفئة والتبريد
تستخدم بعض المباني والمؤسسات التجارية والصناعية التسخين السلبي لتسخين المياه، كما يمكن لها تسخين الهواء للتدفئة أوالتبريد بالطاقة الشمسية.
