كيف تعمل ألواح الخلايا الشمسية
كيف تعمل ألواح الخلايا الشمسية
كيف تعمل ألواح الخلايا الشمسية، الألواح الشمسية عبارة عن وحدات ضوئية فردية تلتقط الطاقة التي توفرها الشمس وتحولها إلى كهرباء. تتكون من خلايا شمسية تحتوي بدورها على خلايا شمسية فردية مصنوعة من مواد شبه موصلة مثل السيليكون (بلوري وغير متبلور) التي تحول الضوء (الفوتونات) إلى طاقة كهربائية (إلكترونات).
في الألواح الشمسية، عندما يكون هناك ضوء الشمس، تتصرف الخلية الشمسية تقريبًا مثل البطارية. يفصل ضوء الشمس المستقبِل الإلكترونات بحيث تشكل طبقة من الشحنة الموجبة وطبقة من الشحنة السالبة في الخلية الشمسية؛ يولد فرق الجهد هذا تيارًا كهربائيًا.
هذه الألواح متصلة بدورها ببطارية تخزن الكهرباء المولدة وهذا الحمل هو المستخدم. تتكون الألواح الشمسية من الخلايا الكهروضوئية (PV)، والتي تحول ضوء الشمس إلى تيار كهربائي مباشر (DC) خلال ساعات النهار.
كيف تعمل الطاقة الشمسية؟
تأخذ الألواح الكهروضوئية ضوء الشمس لتوليد تيار مباشر في ساعات النهار، يتم إرساله إلى اللوحة الكهربائية لتشغيل المصابيح والأجهزة التي تعمل بالطاقة الشمسية. تمر الطاقة المتولدة عبر عداد يقيس كمية الطاقة المتولدة. ثم ينتقل إلى صندوق الإمداد الكهربائي، حيث يتم توزيعه على شبكة الموقع. خطوة بخطوة لتوليد الطاقة الشمسية الكهروضوئية.
كيف تعمل ألواح الخلايا الشمسية
يتم خلط الخلايا الشمسية مع مكونات أخرى مثل الفوسفور والبورون لتشكيل جزأين: أحدهما مشحون بالإلكترونات السالبة والآخر مشحون بإلكترونات موجبة.
عندما تتعرض الخلية الشمسية للشمس، تتمكن الفوتونات من تحريك الإلكترونات من الجزء الذي توجد فيه شحنة سالبة زائدة نحو الجزء الذي فيه شحنة موجبة. هذه الحركة للإلكترونات هي رسوم ضوئية مع طاقة خضراء ومتجددة.
عندما تطلق الفوتونات الإلكترونات، يتم توليد المزيد والمزيد من الكهرباء. تعود الإلكترونات غير المستخدمة أو التي تأتي من الريح إلى اللوحة التي تحمل الشحنة السالبة مما يجعل كل شيء يبدأ من جديد في عملية لا نهاية لها.
مع هذا، يتم إنتاج التيار المباشر، والذي يتم تخزينه في البطاريات حتى يتم تحويله إلى تيار متردد (التيار الذي يصل إلى منزلك) من خلال محولات الجهد.
مكونات ألواح الخلايا الشمسية
1. الألواح الشمسية
تتكون الألواح الشمسية من الخلايا الكهروضوئية (PV)، والتي تحول ضوء الشمس إلى تيار كهربائي مباشر (DC) خلال ساعات النهار.
2. العاكس
هذا الجهاز هو ما يحول الكهرباء المتولدة من الألواح الشمسية إلى تيار متناوب (AC).
3. لوحة كهربائية
يتم إرسال التيار الكهربائي المتردد من العاكس إلى اللوحة الكهربائية لتشغيل المصابيح والأجهزة التي تعمل بالطاقة الشمسية. غالبًا ما يُطلق على الصندوق الكهربائي اسم “صندوق الكسارة”.
4. عداد المنفعة
عداد المرافق يقيس استهلاك الطاقة. إنه في الواقع يتراجع عندما يولد النظام طاقة أكثر مما يحتاجه على الفور. هذه الطاقة الشمسية الزائدة تعوض الطاقة المستخدمة في الليل. وهذا ما يسمى “صافي القياس”.
أنواع الألواح الشمسية
- أحادي البلورية: مصنوع من السيليكون أحادي البلورية هو الأنقى. يمكن التعرف عليها من خلال لونها الأسود الشديد وزواياها المقطوعة. فهي أكثر كفاءة بنسبة 15-25٪ من باقي الموديلات. بالإضافة إلى ذلك، فإن عمرها الإنتاجي أطول، حيث يمكن أن تستمر حتى 25 عامًا.
- متعدد البلورات: يتم تصنيعها عن طريق إذابة السيليكون الخام، وهي عملية أسرع وأرخص من الألواح أحادية البلورية، تتكون من خلايا متعددة البلورات. هذه لها لون مزرق غامق. إنها أرخص ولكنها أيضًا أقل فعالية، على الرغم من أنه أصبح من الممكن الآن تقليل خسائرها بسبب الإنعكاس وتحسين جمع الضوء.
- طبقة رقيقة: يختلف هذا النموذج عن سابقيه. تصنع الألواح الشمسية ذات الأغشية الرقيقة عن طريق وضع فيلم واحد أو أكثر من المواد الكهروضوئية (مثل السيليكون أو الكادميوم أو النحاس) على ركيزة. هذه الأنواع من الألواح الشمسية هي الأسهل في الإنتاج مما يفسر إنخفاض سعرها. إنها مرنة للغاية ويمكن أن تتكيف مع جميع أنواع الأسطح، وهذا هو سبب إستخدامها بشكل متزايد في المنازل.
أمور يجب مراعاتها قبل تركيب الألواح الشمسية
قبل أن تبدأ في التفكير في تركيب نظام الألواح الشمسية، يجب أن تتأكد من أن منزلك، وبشكل أكثر تحديدًا سطحك، جاهز لمثل هذا التثبيت.
يجب أن يكون سقف منزلك في حالة جيدة؛ إذا كنت تعلم أن سقفك بحاجة إلى الإصلاح، فعليك إجراء تلك الإصلاحات قبل تركيب أي ألواح شمسية. وإلا، فسيتعين عليك إزالة اللوحات وإعادة توصيلها أثناء عمليات الإصلاح أو الإستبدال المستقبلية.
يجب أن تتأكد أيضًا من عدم وجود مناطق مظللة كبيرة على معظم السطح لمعظم اليوم، خاصةً خلال ساعات اليوم الحارة. يمنع الظل الألواح الشمسية من العمل بأقصى قدر من الكفاءة.
عادةً ما يعني التمييز بين أنواع مختلفة من الألواح الشمسية التمييز بين الألواح الشمسية أحادية أو متعددة الوصلات أو الألواح الشمسية من الجيل الأول أو الثاني أو الثالث. تختلف الوصلات الأحادية والمتعددة في عدد طبقات الألواح الشمسية، بينما يركز تصنيف التوليد على المواد وكفاءة الأنواع المختلفة من الألواح الشمسية.
بمجرد أن تعرف أن سطحك متوافق، فقد حان الوقت للنظر في نوع الألواح الشمسية الأكثر ملاءمة لمنزلك وما تريد إستخدامه من أجله، توليد الكهرباء، أو تسخين المياه .
كيفية اختيار اللوحة المناسبة لتركيب الاستهلاك الذاتي للطاقة الشمسية
غالبًا ما تُعتبر الألواح الشمسية أحادية البلورة “الأفضل” نظرًا لكفاءتها العالية، ولكن أيًا من الأنواع الثلاثة للألواح الشمسية يمكن أن تحقق أداءً رائعًا عند إستخدامها في التطبيقات المناسبة.
الكفاءة هي واحدة فقط من معايير الأداء، وهناك حالات تقدم فيها الألواح متعددة الكريستالات عائدات أعلى.
قد لا تتمتع الألواح ذات الطبقة الرقيقة بأفضل كفاءة، ولكن وزنها المنخفض وسمكها المنخفض يجعلها قابلة للتطبيق في التطبيقات التي تكون فيها الأنواع الأخرى غير عملية.
إذا كنت ترغب في زيادة إنتاج الكهرباء إلى أقصى حد مع مساحة سقف محدودة، فإن الألواح أحادية البلورية هي الخيار الموصى به.
ينطبق الأمر نفسه إذا كان لديك مساحة كبيرة ولكنك تريد أن يكون نظامك الشمسي مضغوطًا قدر الإمكان.
أخيرًا، يوصى باستخدام الألواح أحادية البلورية إذا كنت تفضل اللون الأسود لخلاياك الشمسية.
عندما لا تكون المساحة قيدًا على النظام الشمسي في منزلك، يمكنك أيضًا التفكير في الألواح الشمسية متعددة الكريستالات. يوصى بها أيضًا عندما تريد الاحتفاظ بميزانيتك منخفضة قدر الإمكان: بافتراض وجود أنظمة متساوية الحجم بنفس عدد اللوحات، فإن التكلفة الإجمالية ستكون أقل مع خيارات الكريستالات.
لا يُنصح عمومًا باستخدام الألواح الشمسية ذات الأغشية الرقيقة لأسطح المنازل. نظرًا لأن كفاءتها منخفضة، فمن الضروري تغطية مساحة أكبر بكثير بمزيد من الألواح لتحقيق إنتاج كبير. ومع ذلك، تعتبر الألواح الرقيقة رائعة بالنسبة للعربات الترفيهية والتخييم لأنها أخف وزناً وأكثر قابلية للحمل. يمكنك أيضًا العثور على الألواح الشمسية ذات الأغشية الرقيقة ذات التصميمات المرنة أو اللاصقة، والتي يمكن استخدامها على الأسطح غير المناسبة للنوعين الآخرين.
إذن ما هو نوع الألواح الشمسية الأفضل لمنزلك؟ لمعرفة ذلك بالتأكيد، ستحتاج إلى التحدث إلى مُثبِّت الطاقة الشمسية. تقدم معظم شركات الطاقة الشمسية استشارات مجانية حيث ستخبرك بنوع التثبيت الأفضل لمنزلك.
شاهد أيضاً
وفي الختام ومن خلال موقع المقالات العربية، نكون قد تحدثنا عن كيف تعمل ألواح الخلايا الشمسية، كيف تعمل الطاقة الشمسية؟ مكونات ألواح الخلايا الشمسية، أنواع الألواح الشمسية، أمور يجب مراعاتها قبل تركيب الألواح الشمسية، كيفية اختيار اللوحة المناسبة لتركيب الاستهلاك الذاتي للطاقة الشمسية.
