هل من الممكن أن يعتمد العالم يومًا ما بالكامل على الطاقة الشمسية؟ للإجابة على هذا السؤال ، نحتاج أولاً إلى دراسة كيفية عمل الألواح الشمسية.

الألواح الشمسية (المعروفة أيضًا باسم الوحدات الكهروضوئية) هي المكون الأساسي لنظام الطاقة الشمسية. يؤثر بشكل مباشر على كفاءة الطاقة لمحطة الطاقة الشمسية. تتكون اللوحة الشمسية المفردة من العديد من الخلايا الكهروضوئية الصغيرة. كل خلية مصنوعة من السيليكون البلوري ، والتي يمكن أن تعمل كأشباه الموصلات. عندما تتعرض الألواح الشمسية لأشعة الشمس ، فإنها تحول طاقة ضوء الشمس إلى كهرباء.

تتكون الألواح الشمسية من وحدات أصغر تسمى الخلايا الشمسية. الخلايا الشمسية السائدة مصنوعة من السيليكون. إنه أحد أشباه الموصلات وهو ثاني أكثر العناصر وفرة على وجه الأرض. الخلية الشمسية محصورة بين طبقات موصلة. ترتبط كل ذرة سيليكون بجيرانها بأربعة روابط قوية تحافظ على الإلكترونات في مكانها بحيث لا يمكن لأي تيار أن يتدفق. ما هو المفتاح؟ تحتوي الخلية الشمسية من السيليكون على طبقتين مختلفتين من السيليكون ، يحتوي السيليكون من النوع N على إلكترونات إضافية ، ويحتوي السيليكون من النوع P على مساحات إضافية للإلكترونات ، تسمى الثقوب. عند التقاء نوعي السيليكون ، يمكن للإلكترونات أن تتجول عبر تقاطع P / N ، تاركة شحنة موجبة على أحد الجانبين وتخلق شحنة سالبة على الجانب الآخر.

يمكنك التفكير في الضوء على أنه تدفق لجسيمات صغيرة تسمى الفوتونات تنطلق من الشمس. عندما يضرب أحد هذه الفوتونات خلايا السليكون بطاقة كافية ، يمكنه أن يطرق إلكترونًا من رابطته ، تاركًا فجوة. أصبحت الإلكترونات سالبة الشحنة وموقع الثقوب الموجبة الشحنة حرة الحركة الآن. ولكن بسبب المجال الكهربائي عند تقاطع P / N ، فإنهم سيذهبون في اتجاه واحد فقط. يتم سحب الإلكترون إلى الجانب N ، بينما يتم سحب الفتحة إلى الجانب P. يتم جمع الإلكترونات المتنقلة بأصابع معدنية رفيعة في أعلى الخلية. من هناك ، يتدفقون عبر دائرة خارجية ، ويقومون بأعمال كهربائية ، مثل تشغيل مصباح كهربائي ، قبل أن يعودوا عبر صفائح الألمنيوم الموصلة على الظهر. كل خلية من خلايا السيليكون تفرز نصف فولت فقط ، ولكن يمكنك تجميعها معًا في وحدات لإعطاء المزيد من الطاقة.

يمكنك قراءة المزيد حول تفاصيل كيفية عمل الألواح الشمسية في منشور المدونة هذا إذا كنت تريد معرفة المزيد.

حاليًا ، هناك ثلاثة أنواع مشتركة من الألواح الشمسية وفقًا للخلايا الكهروضوئية: الألواح الشمسية أحادية البلورية ، والوحدات الكهروضوئية متعددة الكريستالات ، والألواح الشمسية ذات الأغشية الرقيقة.

تتكون اللوحة الكهروضوئية أحادية البلورية من قضبان السيليكون أحادية البلورية عالية النقاء ، والتي تستخدم على نطاق واسع في الصناعة الكهروضوئية ولها معدل تحويل كهروضوئي عالي ؛ يتم تقريب الزوايا الأربع للخلايا الكهروضوئية أحادية البلورية ، ولونها أسود تقريبًا ؛ إلى جانب ذلك ، فإن الحرف اليدوية للخلايا أحادية البلورية أكثر تعقيدًا وبالتالي تكون التكلفة أعلى.

تتكون الوحدات الكهروضوئية متعددة الكريستالات من خلايا شمسية متعددة البلورات مصفوفة في سلاسل مختلفة وتكوينات متوازية. الزوايا الأربع للخلايا الكهروضوئية مربعة. علاوة على ذلك ، فهي ملونة باللون الأزرق السماوي ، وتكلفة الألواح الشمسية بولي أقل من الألواح أحادية اللون.

تتكون الألواح الشمسية ذات الأغشية الرقيقة من أغشية رقيقة من أشباه الموصلات موضوعة على الزجاج أو البلاستيك أو المعدن. الأفلام رقيقة بشكل لا يصدق ، وغالبًا ما تكون أرق 20 مرة من رقائق سي سي. هذا يجعل الألواح الشمسية ذات الأغشية الرقيقة مرنة وخفيفة الوزن. لديها كفاءة طاقة عالية تحت ظروف معينة ، مثل التظليل أو درجات الحرارة العالية.

الطاقة الشمسية تتحسن وأرخص ثمنا وتنافس الكهرباء من الشبكة. وقد تجلب الابتكارات ، مثل خلايا Topcon وخلايا HJT ، الألواح الشمسية مستقبلاً أكثر إشراقًا.