كهرباء شمسية
الكهرباء التي تنتج من ضرب الشمس المباشر على الخلايا الكهروضوئية تسمى كهرباء الشمس.
كهرباء الشمس
عندما يضرب الضوء الشمسي الخلايا الشمسية الكهروضوئية، يتم إنتاج كهرباء الشمس. لهذا السبب، يُشار إليها أيضًا باسم الطاقة الشمسية الكهروضوئية أو PV Solar.
مبادئ كهرباء الشمس
تعتمد عملية إنتاج الكهرباء باستخدام طاقة الشمس على تأثير الكهروضوئي. في تأثير الكهروضوئي، يقوم وصلة شبه الموصل p-n بإنتاج فرق جهد كهربائي عند تعرضها للضوء الشمسي. لهذا الغرض، نقوم بجعل طبقة نوع n شبه الموصل رقيقة جداً. وهي أقل من 1 ميكرومتر سمك. الطبقة العلوية هي طبقة n والتي نشير إليها عادةً بأنها مصدر الخلية.
الطبقة السفلية هي طبقة نوع p شبه الموصل وهي أسمك بكثير من الطبقة العلوية n. وقد تكون أكثر من 100 ميكرومتر سمك. نطلق على هذه الطبقة السفلية اسم قاعدة الخلية. يتم إنشاء منطقة الاستنزاف عند نقطة التقاء هاتين الطبقتين بسبب الأيونات غير المتحركة.
عندما يضرب الضوء الشمسي الخلية، فإنه يصل بسهولة إلى وصلة p-n. تقوم وصلة p-n باستيعاب الفوتونات من أشعة الشمس وبالتالي، تنتج أزواج الإلكترونات والفراغات في الوصلة. في الواقع، فإن الطاقة المرتبطة بالفوتون تحفز الإلكترونات في الحزام القياسي لذرات شبه الموصل وتؤدي إلى قفز الإلكترونات إلى الحزام الموصل من الحزام القياسي مع ترك فراغ خلف كل واحد.
الألكترونات الحرة التي تجد نفسها في منطقة الاستنزاف ستنتقل بسهولة إلى الطبقة العلوية n بسبب قوة الجذب للأيونات الموجبة في منطقة الاستنزاف. بنفس الطريقة، الفراغات التي تجد نفسها في منطقة الاستنزاف ستنتقل بسهولة إلى الطبقة السفلية p بسبب قوة الجذب للأيونات السالبة في منطقة الاستنزاف. هذا الظاهرة تخلق فرق شحنة بين الطبقات مما يؤدي إلى فرق جهد صغير بينهما.
وحدة مثل هذه التركيبة من المواد شبه الموصل من نوع n ونوع p لإنتاج فرق جهد كهربائي في ضوء الشمس تسمى الخلية الشمسية. عادةً ما يتم استخدام السيليكون كمادة شبه موصلة لإنتاج مثل هذه الخلية الشمسية.
شرائط معدنية موصلة مثبتة على الخلايا تأخذ الخلية الشمسية أو الخلية الكهروضوئية ليست قادرة على إنتاج الكهرباء المطلوبة بدلاً من ذلك تنتج كمية صغيرة جداً من الكهرباء. لذلك، لاستخراج المستوى المطلوب من الكهرباء، يتم ربط عدد من هذه الخلايا معًا بشكل متوازي ومتسلسل لتشكيل وحدة شمسية أو وحدة كهروضوئية. في الواقع، الضوء الشمسي ليس العامل الوحيد. العامل الرئيسي هو الضوء أو شعاع الفوتونات لإنتاج الكهرباء في الخلية الشمسية. لذلك يمكن للخلية الشمسية أن تعمل في الطقس الغائم وكذلك في ضوء القمر ولكن معدل إنتاج الكهرباء يصبح منخفضًا حيث يعتمد على شدة شعاع الضوء الساقط.
تطبيقات كهرباء الشمس
نظام إنتاج الطاقة الكهربائية الشمسية مفيد لإنتاج كمية معتدلة من الطاقة. يعمل النظام طالما يوجد شدة جيدة للضوء الشمسي الطبيعي. يجب أن يكون المكان الذي تم فيه تثبيت الوحدات الشمسية خاليًا من العقبات مثل الأشجار والمباني وإلا سيكون هناك ظل على اللوحة الشمسية مما يؤثر على أداء النظام. إن وجهة النظر العامة هي أن كهرباء الشمس هي بديل غير عملي للمصادر التقليدية للطاقة الكهربائية ويجب استخدامها عندما لا تتوفر بدائل تقليدية للمصادر التقليدية للطاقة الكهربائية. ولكن هذا ليس الحال الحقيقي. غالبًا ما يبدو أن كهرباء الشمس هي بديل أكثر توفيراً للنقود من البدائل التقليدية الأخرى للطاقة الكهربائية التقليدية.
على سبيل المثال: دائماً ما يكون من الاقتصادي تثبيت مصباح شمسي أو مصدر طاقة شمسي حيث يكون من الصعب والحالي الحصول على نقطة من سلطة التوزيع الكهربائي المحلية مثل في الحدائق النائية أو المستودعات أو المرائب حيث لا تتوفر نقاط التوزيع الكهربائي القياسية. نظام الكهرباء الشمسية أكثر موثوقية وغير متقطع لأنه لا يتعرض للانقطاعات غير المرغوب فيها من شركة التوزيع الكهربائي. لبناء مصدر طاقة كهربائية متنقل، لمتطلبات الطاقة المعتدلة، تعد الوحدة الشمسية خيارًا جيدًا. يمكن أن يكون مفيدًا أثناء التخييم أو العمل في مواقع خارجية. إنه وسيلة فعالة لإنشاء الطاقة الخضراء لأغراضنا الخاصة وقد يكون لبيع الطاقة الزائدة للعملاء ولكن لإنتاج الكهرباء على نطاق تجاري، فإن الاستثمار وحجم النظام يصبح كبيرًا بما فيه الكفاية.
في هذه الحالة، سيكون مساحة المشروع أكبر بكثير من التقليدية. ومع ذلك، لتشغيل بعض الأضواء والأجهزة الكهربائية ذات الطاقة المنخفضة مثل الكمبيوتر المحمول والتلفزيون المحمول والثلاجة المصغرة وغيرها، فإن نظام الكهرباء الشمسية مناسب تمامًا شريطة توفر مساحة كافية على الأرض أو على سطح المبنى لتثبيت الألواح الشمسية. ولكن ليس اقتصاديًا على الإطلاق تشغيل الأجهزة الكهربائية عالية الاستهلاك مثل المراوح السريعة والمحاطات والغسالات وأجهزة التكييف والأدوات الكهربائية بمساعدة كهرباء الشمس لأن تكلفة إنتاج مثل هذه الطاقة العالية أعلى بكثير مما هو متوقع. بالإضافة إلى ذلك، قد يكون هناك نقص في مساحة المنشأة المتاحة لتثبيت لوح شمسي كبير.
الاستخدامات المثلى للألواح الشمسية ذات التكلفة المنخفضة هي شحن البطاريات في العربات السكنية والمركبات الترفيهية أو على القوارب عندما تكون هذه المركبات غير في حركة شريطة توفير شحن بطيء من الدينامو أثناء حركة هذه المركبات.
بيان: احترم الأصلي، المقالات الجيدة تستحق المشاركة، إذا كان هناك انتهاك يرجى التواصل للحذف.
