كيف تعمل الألواح الشمسية؟

بالعربي/ من المرجح أن يسأل أي شخص مهتم بمصادر بديلة للطاقة الخضراء نفسه السؤال ، كيف تعمل الألواح الشمسية؟ في هذه الأيام ، تظهر الألواح الشمسية في أماكن أكثر فأكثر. من أضواء المناظر الطبيعية الصغيرة إلى الآلات الحاسبة ومن صناديق الاتصال إلى الحقول الشمسية الكبيرة في الصحراء وحتى الأقمار الصناعية. من الصعب قضاء يوم كامل دون رؤية الطاقة الشمسية وهي تعمل. ولكن كيف بالضبط هذه الألواح تحول الضوء من الشمس إلى طاقة؟ تشرح هذه المقالة أساسيات كيفية عمل الألواح الشمسية ، ثم تحيلك إلى المزيد من الموارد التقنية إذا كنت ترغب في معرفة المزيد.

إذن كيف تعمل الألواح الشمسية؟

إن العلم المعقد لكيفية تحويل الألواح الشمسية لأشعة الشمس إلى كهرباء هو خارج نطاق هذه المقالة ، ولكن من الممكن فهم الفكرة العامة لإنتاج الطاقة الشمسية دون الحاجة إلى التقانة الشديدة.

الفوتونات في الإلكترونات

الألواح الشمسية التي تراها على ضوء المناظر الطبيعية أو الآلة الحاسبة مصنوعة من الخلايا الكهروضوئية. الغرض من هذه الخلايا هو تحويل ضوء الشمس إلى كهرباء. تتكون الخلايا الكهروضوئية عادةً من السيليكون الذي يعمل مثل أشباه الموصلات. عندما يصطدم ضوء الشمس بالسيليكون ، يتم امتصاص الطاقة من الضوء. يعد السيليكون اختيارًا ممتازًا بسبب خصائصه على المستوى الذري. يحتوي السيليكون في حالته الطبيعية على مساحة لثمانية إلكترونات في نطاقه الخارجي ، ولكنه يحمل أربعة فقط. لذلك ، عندما تلتقي ذرتا سيليكون ، تشترك كل ذرة في إلكتروناتها الأربعة مع الأخرى ويتم إنشاء اتصال ثابت وقوي. لا توجد شحنة موجبة أو سالبة هنا ، لأن كل ذرة تتلقى بالضبط ما تحتاجه.

لكي يعمل السيليكون كمادة لإنتاج الطاقة ، يجب دمجه مع عنصر آخر له شحنة موجبة أو سالبة. يحتوي عنصر مثل الفوسفور على خمسة إلكترونات ، لذلك عندما يتم دمجه مع السيليكون ، سيكون للرابط ثمانية إلكترونات مشتركة مع إلكترون حر واحد لا يحتاجه السيليكون ومع ذلك لا يزال مرتبطًا بالفوسفور. هذا يخلق تركيبة سالبة الشحنة.

ومع ذلك ، لكي يتدفق تيار الطاقة ، يجب أن تكون هناك شحنة موجبة. لتحقيق ذلك ، يتم أيضًا دمج ذرات السيليكون مع عنصر مثل البورون الذي يحتوي على ثلاثة إلكترونات فقط. الآن أصبح البورون مرتبطًا تمامًا ، ولكن لا تزال هناك مساحة في ذرة السيليكون لإلكترون آخر. في الألواح الشمسية ، يتم وضع هذه اللوحة المشحونة إيجابياً مع بعضها مثل شطيرة مع لوحة سالبة الشحنة ، ويتم وضع أسلاك موصلة بينهما.

هذا هو المكان الذي تلعب فيه الفوتونات القادمة من الشمس. عندما تواجه الصفيحة السالبة الشحنة في اللوح الشمسي ضوء الشمس ، تنطلق الفوتونات من ضوء الشمس بعيدًا على الألواح الشمسية حتى تتسبب في النهاية في إرخاء الإلكترون الإضافي الموجود على اللوحة السالبة. تعمل اللوحة الموجبة التي تحتوي على مساحة للإلكترون الإضافي على تجميع الإلكترون المحرر بسرعة. مع استمرار الفوتونات القادمة من الشمس في فصل الإلكترونات ، يتم إنشاء تيار كهربائي. في هذه المرحلة ، يتم توصيل ملامسات معدنية على كل جانب من جوانب الخلية الكهروضوئية بحيث يمكن سحب التيار واستخدامه ككهرباء. اعتمادًا على حجم الخلية الكهروضوئية والمجالات الكهربائية المدمجة في الخلية ، ستختلف القوة الكهربائية للخلية.

حدود الطاقة الشمسية

الآن بعد أن أصبحت لديك فكرة أساسية عن كيفية عمل الألواح الشمسية ، قد تتساءل لماذا لا تعتبر الألواح الشمسية المصدر الأساسي للطاقة في العالم. المشكلة هي أنها لا تزال عملية غير فعالة للغاية لتوليد الطاقة. كمية الكهرباء التي تنتجها الألواح الشمسية منخفضة نسبيًا مقارنة بحجم الألواح. بالإضافة إلى ذلك ، فإن زاوية الألواح الشمسية مهمة جدًا ؛ إذا كانت الألواح لا تواجه الشمس تمامًا ، يمكن أن تنخفض الكفاءة بشكل كبير. تتحسن الألواح الشمسية بشكل أفضل ، لكن المهندسين ما زالوا يبحثون عن طرق لجعلها أكثر كفاءة وأصغر وأسهل في الصيانة.

المصدر/ lovetoknow.comالمترجم/barabic.com