كيف تصنع لوح شمسي

• ذات صلة
• كيف تصنع طاقة شمسية
• كيف تصنع ضوء بدون كهرباء

بمواد أولية بسيطة: كيف تصنع لوح شمسي؟

مكونات اللوح الشمسي

يتكّون اللوح الشّمسي من عدد من المكونات التي تُستخدم في بناء هيكله الخارجي، وتصميم أجزائه الداخلية المستخدمة في توليد الطاقة، ومن هذه المكونات:^[١]

• قطعة مُسطحة من الخشب على طول الخليّة الشمسيّة.
• ورق مقوّى على طول الخليّة الشمسية.
• فواصل بلاط.
• مُسدّس لإنشاء القالب.
• منشار يدوي أو آلي.
• لوح زجاج شبكي.

طريقة صنع اللوح الشمسي

لصنع لوح شمسي بقدرة 63 واط، اتبع الخطوات التالية:^[١]

• لصق القالب مع الإطار: احضر القطعة الخشبيّة المُسطّحة، ثمّ ضع عليها الإطار الخشبي على الحواف وليكن مضغوط بقياس 2×4، ولا تنسى تنظيف الخشب من الغُبار لتهيئته للطلاء، ادهن الخشب بطلاء مقاوم للماء.
• جمّع الخلايا الشمسيّة: جمّع الخلايا الشمسية التي ترغب في استخدامها معًا لتكون مُتتالية، وليكُن الطرف الإيجابي هو العلوي منها، والسلبي هو السُفلي منها، ومن الضروري استخدام الأسلاك الناقلة، ومكواة اللّحام، لتوصيلها مع بعضها، ولتحصل على خلية بقدرة 63 واط أنت بحاجة إلى 36 خلية شمسية، والأفضل هُنا هو مشاهدة الفيديو المُدرج في الخطوة الثانية في المرجع المُثبت في هذه الفقرة.
• أنشئ ثقوبًا للاتصالات: اثقب القطع الخشبية بثقوب صغيرة جدًا، ثمّ ضع الخلايا الشمسية على المكان الذي تريد وضع المسامير به، لتحديد العلامة المُراد وضعها، ثم أزلها، واحفر فتحتين أسفل الإطار لإخراج التوصيلات السلبية والإيجابية منها.

• ألصق الخلايا الشمسيّة: استخدم السيليكون لإلصاق الخلايا الشمسيّة على اللوح الخشبي، ولا تنسى التحقق من الجهد بعد توصيل كل خليتين مع بعضهما.
• الحم الأسلاك: بعد ترتيب الخلايا الشمسية كلّها على التوالي، استخدم أسلاك بقياس 22 ذات اللون الأسود والأحمر للحم أسلاك الخلايا الشمسيّة.
• تأكد من الجانب الكهربائي: تحتاج في هذه الخطوة إلى جهاز تحكم بالشحن، وبطارية ذات دورة عميقة، وعاكس، وصّل الألواح الشمسية بالجانب الشمسي لوحدة التحكم بالشحن، ومن ثم وصّل البطارية بوحدة التحكم في الشحن، ثم وصّلها ببطارية الدورة، ومن البطارية وصّل السلك بالعاكس.
• ثبّت الزجاج الشبكيّ: احضر نفس الإطار الخشبي الذي ثبّته في الخطوات الأولى، لتُثبّته فوق لوح الزجاج الذي وضعته فوق اللوح الخشبي.
• ثبّت صندوق التوصيل: والذي يأتي بصمام ثنائي مانع للتيار، ويمنع التدفق العكسي للتيار عندما يكون لديك لوحة شمسية متصلة بالبطارية، حاول تثبيته في الأجزاء الخارجية لتتمكن من استبداله، ولا تنسى أنّه عليك الرّجوع لمشاهدة مقاطع الفيديو لتكون عملية التصنيع أسهل.

تعرف عليها: أنواع الخلايا الشمسية

لا بُدّ أنّك تضع في بالك بعض المعايير التي عليك الانتباه إليها في حال قررت تركيب ألواح شمسيّة في بيتك، كأن تبحث عن النوع المُناسب، والتكلفة المعقولة، وغيرها من العوامل الأخرى، وضعنا لك في هذه الفقرة أنواع الألواح الشمسيّة وميّزات كل منها:^[٢]

• أُحادي البلوريّة (Monocrystalline): وهي أقدم الألواح الشمسيّة التي ظهرت ولكنها الأكثر تطوًرا، تحتوي على 40 خلية شمسية أحادية البلورية، وتُصنع من السيليكون النقيّ تمامًا، توضع بلورة السيليكون في وعاء من السيليكون المصهور خلال عملية التّصنيع، ثمّ تُسحب البلورة من الحوض ببطء وحذر، مما يسمح للسيليكون المنصهر بتكوين غلاف بلّوري صلب حولها، ليسمى سبيكة، تُقطّع بعد ذلك السبيكة إلى رقائق السيليكون، ثمّ تُصنّع الرُقاقة في الخلية، لتُجمّع الخلايا معًا، وفي النهاية يتشكّل لدينا لوح شمسي، وتظهر هذه الألواح باللون الأسود.
• مُتعدد البلوّرات (Polycrystalline): وهي أحد الأنواع مُتعددة الكريستالات، وأثبتت شعبيتها وكفاءتها من خلال التجارب، كما أنّ هذه البلوّرات مصنوعة من شظايا من بلوّرات السيليكون المُذابة، توضع بلورة السيليكون في وعاء من السيليكون المصهور خلال عملية التّصنيع، لكن بدلًا من أن تُسحَب ببطء شديد، وتُترَك لتتفتّت هذه البلورة وتبرد، ثمّ تُقطع بعدها إلى شرائح شمسيّة رقيقة جدًا، وفي النهاية تُجمّع هذه الرقائق معًا لتشكيل لوح شمسي متعدد الكريستالات، وتأتي هذه الألواح الشمسية باللون الأزرق.

• ذات الأغشية الرقيقة: وهي أحدث أنواع الألواح الشمسيّة، والغريب في الأمر أنّها لا تُصنع من السيليكون، بل من عدّة مواد أخرى، مثل تيلوريد الكادميوم (CdTe) ، والسيليكون غير المتبلور (a-Si)، وسيلينيد النحاس الإنديوم الغاليوم (CIGS)، وخلال عملية التصنيع، توضع المادة الرئيسية بين صفائح رقيقة من مادة موصلة، مع طبقة من الزجاج في الأعلى لغرض الحماية، ويمكنك التعرّف على هذا النوع من الألواح بأنها أرفع بحوالي 350 مرة من الأنواع السابقة، ويمكن أن تظهر بلون أزرق أو أسود بناءً على المادة المُصنّعة منها.

مزايا وعيوب الألواح الشمسية

ميزات الألواح الشمسية

يُعدُّ استخدام الألواح الشّمسية إحدى الطّرق الجيدة لتوليد الطاقة، لِما تمتلك من ميزات تجعلها أفضل من الطّرق الأخرى، ومن هذه الميزات:^[٣]

• تُعد الطاقة الشمسيّة طاقة مُتجددة ولا تنفذ على المدى البعيد، وتتوفر في جميع أنحاء العالم لاعتمادها على الشّمس، وبالتالي ستوفّر من الموارد الطبيعية ويقل اعتمادك على الوقود الأحفوري والنفط وغيرها من أشكال الطاقة غير المتجددة.
• طريقة صديقة للبيئة، فلا يصدر منها أثناء التّشغيل أي تلوث بيئي، فهي لا تخرج النفايات، أو ضوضاء، أو إشعاعات، وبالتالي ستقلل من انبعاثات الكربون الخطيرة على البيئة.
• تُساعد في خفض قيمة فوايتر الكهرباء؛ لأنّها تعمل على الطاقة الشمسيّة المتولّدة من الألواح، ويمكنك باستخدامها توفير من 10 إلى 30 ألف دولار أمريكي في حوالي 20 سنة.
• لا تحتاج الألواح الشمسية إلى الكثير من أعمال الصيانة باستمرار ويمكن أن تعمل بكفاءة لمدة 20 سنة.

سلبيات الألواح الشمسية

بالرّغم من الإيجابيات الكثيرة للألوح الشّمسية، إلا أنّه يوجدُ بعض السّلبيات التي تُشكل عائقًا أمام انتشارها بصورةٍ أوسع، ومن هذه السلبيات:^[٣]

• تعتمد شدة تيارها على شدة أشعة الشّمس في تحويل الطّاقة الشّمسية إلى طاقة كهربائية، وبالتالي تنخفض فاعليتها في الأجواء المُمطرة والغائمة، ولهذا ستكون أقل فاعلية في فصل الشتاء.
• تتطلّب الألواح الشمسيّة مساحات كبيرة، والأسطح ضيّقة قليلًا، وبالتالي قد تكون الألواح الشمسية غير ملائمة للمدن الداخلية والمناطق محدودة المساحة.
• قد لا تكون خدمة الألواح الشمسية متاحة في كل مكان، فمعظم شركات الطاقة الشمسية تخدم منطقة جغرافية محددة ويمكن أن تخدم دول دون أخرى، فإذا كنت تعيش في منطقة خارج نطاق خدمة شركات الألواح الشمسية لن تتمكن من اقتنائها.
• تتطلب تكلفة عالية عند إنشائها، لتدفع سعر الألواح والبطاريّة والأسلاك وغيرها الكثير، ولهذا تعد من طرق توليد الطاقة باهظة الثمن.

قد يُهِمُّكَ: من صنع أول خلية شمسية في العالم؟

الألواح الشّمسية هي أساس تكوّن الأنظمة الشّمسية والتي تولّد الطاقة الكهربائيّة من أشعة الشّمس، وتحوّلها إلى طاقة، فمن أوّل من صنع هذا الاختراع؟

يُعد العالم أرخميدس -عالم الرياضيات والفيزيائي والمهندس والمخترع والفلكي اليوناني- مُخترع الألواح الشمسيّة منذ القِدم، إذ استخدمها في حِصار سيراكيوز ليُركّز ضوء الشّمس على السُفن الرومانيّة، ممّا تسبب في اشتعالها، فالدّروع المصقولة التي استُخدمت، هي شبيهة بالألواح الشمسية التي تُستخدم لتجميع الطّاقة الشمسية اليوم سعيًا لتوليد الكهرباء، وكانت تجربة أرخميدس هي نوع من أنواع الليزر الشمسي القديم، ولكن هذا لا ينفي استخدام هذه التقنية بطريقة بدائية من قبل، وبحلول القرن الثالث قبل الميلاد اعتمد اليونانيون والرومان على العدسة المكبرة لتوليد الحرارة والنار للطهي من أشعة الشمس، ومن ثم توالت اكتشافات علماء الفيزياء وتطويراتهم على التقنيات القديمة حتى وصلنا إلى الألواح الشمسية المتطوّرة التي نستخدمها اليوم.^[٤]

المراجع

1. ^ ^{أ ب} "How to Build a Solar Panel", instructables, Retrieved 19/1/2021. Edited.
2. ↑ "The Three Types of Solar Panels | 8MSolar", 8msolar, Retrieved 18/1/2021. Edited.
3. ^ ^{أ ب} Kathryn Parkman, "Solar energy pros and cons", consumeraffairs, Retrieved 20/1/2021.
4. ↑ "Did Archimedes’ Solar Powered Death Ray Exist?", vivintsolar, Retrieved 19/1/2021. Edited.