الشمس مصدر الضوء و الحرارة على الأرض و تعتبر أهم مصادر الحياة على الأرض و هى تجري في مدار محدد بدقة , حيث تدور الأرض حولها في مواقيت محددة بدقة يتم من خلالها حساب الزمن سواء خلال اليوم او خلال العام و الفصول و المظاهر الجغرافية و المناخية المرتبطة بها , و مع تطور التكنولوجيا لم تعد فائدة الشمس فقط الضوء و الحرارة و المساعدة في العمليات الطبيعية بل إستطاع الإنسان الإستفادة من تجميع الطاقة الشمسية و تحويلها الى كهرباء يستفيد بها في مجالات متنوعة و تعتبر الطاقة المستخرجة من الشمس من أفضل أنواع الطاقة من حيث الإستمرارية و النظافة فهي طاقة صديقة للبيئة .

فوائد و إستخدامات الطاقة الشمسية .

عرف إستخدام الطاقة الشمسية منذ العصور القديمة .

1- في البداية كانت الأستخدامات و الفوائد بسيطة حيث كانت تستخدم الشمس في تجفيف المحاصيل و تدفئة المنازل .

2- في العلوم قام أرشميدس بحرق الأسطول الروماني عن طريق تركيز أشعة الشمس على سفن الأسطول و ذلك عن طريق مجموعة كبيرة من الدروع المعدنية .

3- في عصر البابليين كانت نساء الكهنة تستخدم آية ذهبية مصقولة تعمل على تركيز الأشعة لإشعال النار .

4- قام العديد من العلماء بإستخدام الطاقة الشمسية في صهر المواد و في الطهي و توليد البخار و عملية تقطير المياه و تسخين المياه .

5- في أول القرن الماضي تم إنشاء اول محطة لتوليد الطاقة الشمسية في مصر و كانت تستخدم الطاقة في عمليات الري و منذ هذا الزمن تم تطوير إستخدامات الطاقة الشمسية و الخلايا الشمسة على مر السنين .

تحويل الطاقة الشمسية .

يتم تحويل الطاقة الشمسية الى نوعين : –

1- طاقة كهربائية .

2- طاقة حرارية .

الحديث اليوم على تحويل الطاقة الشمسية الى طاقة كهربائية و يعتمد هذا التحويل على آلية التحويل الكهروضوئية و في هذه الآلية يتم تحويل شعاع الضوء الى طاقة كهربائية عن طريق الخلايا الشمسية الكهروضوئية و يستخدم في الخلايا مجموعة من المواد التي تعمل على هذه الخاصية وهي مواد أشباه موصلات مثل السيلكون و الجرمانيوم , و قد أكتشفت هذه الظاهر في اواخر القرن التاسع عشر حيث وجد العلماء أن شعاع الضوء يعمل على تحرير الألكترونات في بعض أنواع المعادن و يقوم الضوء الأزرق بهذه الخاصية أكثر من الضوء الأصفر

الخلايا الكهروضوئية لتوليد لكهرباء .

الخلايا الكهروضوئية تتكون من طبقتين من أشباه النواقل او أشباه الموصلات غالبًا تكون من السيلكون أحدهما إيجابي و الثانية سلبي و بينهما وصلة فاصل و يغطي الخلية غطاء زجاجي و تتميز هذه الخلية بأنها قطعة واحدة , لا تستهلك طاقة و لا تلوث البيئة , و ذات عمر طويل , و لا تحتاج الى الكثير من الصيانة .

طريقة عمل الخلايا الشمسية

تتكون الخلية من شريحة رقيقة من السيلكون و هى السيلكون السالب و تحتوي هذه الشريحة على إلكترونات حرة في المدار الخارجي يوجد حول هذا المدار الحر إطار سيلكون موجب يحتوي هذه الإطار على فجوات موجبة و هنا عندما يسقط الضوء على الشريحة يكتسب الإلكترون طاقة زائدة ما يدفع الإلكترون الى التحرك مما يؤدي الى الإخلال بالتوازن بين الشريحتين الموجبة و السالبة , فيؤدي هذا الإختلال الى حدوث ما يعرف بفرق الجهد و يؤدي ذلك الى سريان التيار الكهربائي .

إستخدام الطاقة المولدة .

الطاقة التي يتم توليدها من هذه الخلايا الكهروضوئية هى طاقة مستمرة يتم تحويلها بإستخدام ( Onduleur ) الى تيار متناوب او متردد حيث يمكن إستخدامها في تشغيل الأجهزة او تخزينها في البطاريات .

هذه هي فكرة عمل الخلية الشمسة و لكن لا يتم توصيل خلية شمسية و احدة و إنما يتم عمل مصفوفة شمسية و التي تتكون من مجموعة من الألواح و اللوح يتكون من مجموعة من الخلايا داخل إطار واحد و تعمل هذه المصفوفة على إنتاج الطاقة الكهربائية بشكل كبير و كلما كبر او زاد حجم المصفوفة زادت كمية الطاقة الكهربائية المنتجة بشكل مستمر و عند توصيلها بمحول يقوم بتحويل التيار المستمر الى تيار متناوب او متردد صالح للإستخدام في الأغراض الكهربائية .