مكونات الخلايا الشمسية
مكوّنات الخلايا الشمسيّة
الخلية الشمسيّة، أو ما تعرف باسم الخلية الضوئية، أو الخلية الكهروضوئية، عبارة عن عنصر إلكتروني، أو محولات فولت ضوئية، مكونة من مجموعة من المواد، التي تمتلك خصائص لديها القدرة على امتصاص الفوتونات الساقطة من أشعة الشمس، أو ما تعرف باسم الطاقة الشمسيّة، وتحويلها مباشرةً إلى تيارٍ كهربائيٍّ مستمرٍ (طاقة كهربائية)، عن طريق استغلال التأثير الضوئي الجهدي.
والخلية الشمسيّة عبارة عن رقاقة رفيعة من مادّة السيلكون، تمتلك شحنة موجبة من إحدى جوانبها، وشحنة سالبة من الجانب الآخر، وعندما تتعرّض لضوء الشمس، أو تسقط الفوتونات التي تحمل الطاقة على هذه الرقائق، فإنّها تكسب الإلكترونات طاقة، تمكّنها من الاهتزاز حراريّاً، وبالتالي تكسر الروابط وتحرّر الإلكترونات.
مكوّنات الخلايا الشمسيّة
يتم صناعة الخلايا الشمسيّة من مواد مختلفة، وبما أن معظم هذه المواد نادر الوجود في الطبيعة، فقد تم التركيز على تصنيع الخلايا الشمسيّة، باستخدام مادة السيلكون، لتوفر هذا العنصر في الطبيعة، وتمكّن العلماء من دراسة مزاياه وخواصه بشكل دقيق، ومدى ملائمته لصناعة الخلايا الشمسيّة، وبالتالي تتكون الخلايا الشمسيّة بشكل عام من مادة بلورية سميكة، مثل السيلكون البلوري، أو من مادة لابلورية رقيقة، مثل السيلكون اللابلوري، أو من مواد مترسبة على شكل طبقات فوق الشرائح شبه الموصلة، مثل أرسنيد الجاليوم، كما تتكون من إطار من الألمونيوم، وأسلاك توصيل، وبطارية سائلة، وفولتميتر.
استخدامات الخلايا الشمسيّة
- تستخدم الطاقة الشمسيّة في أغلب الحالات، لتسخين الماء، وتسخين برك السباحة، والتدفئة، كما تستخدم كوسيلة للتبريد، فكلما زاد الإشعاع الشمسي، زاد التبريد، وكلما زادت كفاءة أجهزة التبريد الشمسي.
- تستخدم في مجال السكن، والزراعة، وتقطير الماء، وتحلية المياه المالحة.
- تستخدم لتوليد الكهرباء، وبشكلٍ خاصٍ الأجهزة التي تعتمد على طاقة منخفضة، مثل: الألعاب الإلكترونيّة، والساعات، والحاسبات الإلكترونية، كما تستخدم حالياً في بعض الدول، في تشغيل إشارات المرور الضوئية، وأجهزة الإنذار، ومراوح الأسقف،وهواتف الطوارئ، وضخ المياه، كما تستخدم في المناطق النائية التي تفتقر لوجود شبكات كهرباء.
مشاكل استخدام الخلايا الشمسيّة
- وجود الغبار الذي يقلل من كفاءة أجهزة الطاقة الشمسيّة، لذلك ينصح بتنظيفها بشكل دوري، ومستمر على فترات، لا تتجاوز الثلاثة أيام لكل فترة، حسب طبيعة البلد، والغبار.
- عدم القدرة على خزن الطاقة الشمسيّة، والاستفادة منها في الليل، أو في الأيام الغائمة، حيث تعتمد كمية المخزون، على كمية الطاقة الشمسيّة وطبيعتها، ونوع الاستخدام للطاقة.
- حدوث تآكل وصدأ، في المجمعات الشمسيّة، بسبب الأملاح الموجودة في الماء.
تعتبر خلايا الطاقة الشمسيّة، من أفضل التقنيات الحديثة، المستخدمة في تسخير الطاقة الشمسيّة، وتحويلها بشكلٍ مباشرٍ إلى طاقةٍ كهربائيّةٍ، من دون مخلفات أو أضرار، حيث تعتبر بأنها طاقة نظيفة، لا تسبب أيّ تلوثٍ بيئيٍ، لذلك يحرص العلماء على تطويرها، بهدف الاستفادة منها في العديد من القطاعات، مثل قطاع الصحة، والتعليم، والسكن، والزراعة، والصناعة، والنفط وغيرها.