أسعار الخلايا الشمسية وأنواعها… تعرف الخلايا الشمسية على أنها أجهزة تتمتع بخاصية كهروضوئية، تحول الطاقة الشمسية مباشرة إلى طاقة كهربائية، وذلك يعتمد على التأثير الضوئي.
تعرف الخلايا الشمسية أيضا بالخلايا الضوئية أو الكهروضوئية، وتقوم وحدات الخلايا الشمسية بجمع الطاقة الشمسية واستيعابها وتحويلها إلى كهرباء.
متى تم استخدام الخلايا الشمسية
تم استخدام الخلايا الشمسية لأول مرة على القمر الصناعي فانجارد في عام 1958م، حيث استخدمت كمصدر بديل للطاقة التقليدية، بالإضافة إلى أنه تم استخدامها بطرق أخرى عدة.
شاهد أيضًا: بحث عن الأجهزة المستخدمة في رصد الفضاء والنظام الشمسي
- تم إطلاق القمر الصناعي إكسبلورر 6 التابع للولايات المتحدة الأمريكية في عام 1959م، وكان يحتوي على أجنحة كبيرة مصنوعة من الخشب. ومنذ ذلك الحين، أصبحت الخلايا الشمسية ميزة شائعة في الأقمار الصناعية. وتعتبر الخلايا الشمسية المصدر الرئيسي للطاقة منذ الستينيات.
- تتنوع تكنولوجيا الخلايا الشمسية الفضائية عن تلك المصنوعة من السيليكون والتي تستخدم في الألواح الأرضية في التسعينات، من خلال استخدام المواد الشبه موصلة في المركبات الفضائية.
- ثم تم تحسين الخلايا الشمسية لتكون تصاميم خفيفة الوزن ومرنة وكفاءتها عالية.
ما هي الخلايا الشمسية
على الرغم من تنوع أنواع الخلايا الشمسية وأغراضها المختلفة، إلا أنها متشابهة من حيث البنية الأساسية، حيث تعمل الخلايا الشمسية على تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية.
مبادئ عمل الخلايا الشمسية
- في البداية يتم دخول الضوء إلى الألواح الشمسية من خلال طبقة ضوئية أو طبقة مانعة للاختلاف التي تساهم في تقليل فقدان الضوء بواسطة الانعكاس، وتؤدي أيضا إلى استيعاب ومنع الضوء المتساقط على الخلية الشمسية من خلال تعزيز انتقالها إلى طبقات تحويل الطاقة.
- ومع ذلك، فالطبقة المضادة للانعكاس عادة مصنوعة من أكسيد السيليكون أو التيتانيوم.
- ثم يتم توليد الطاقة عن طريق الخلايا الشمسية التي تم إنتاجها من مواد شبه موصلة مثل السيليكون.
- ثم يستخدم الطبقات الثلاثة لتحويل الطاقة أسفل الطبقة المضادة للانعكاس، وهي طبقة الوصلة العلوية وطبقة الامتصاص التي تشكل أساس الجهاز وطبقة الوصلات الخلفية.
- نظرا لأن معظم طاقة الشمس والإضاءة الاصطناعية تقع في نطاق الإشعاع الكهرومغناطيسي المرئي، فإن خلايا الطاقة الشمسية تمتص الإشعاع في هذه الأطوال الموجية بفعالية وبسرعة.
- عندما يسقط الضوء على الخلية الشمسية، يتم تحفيز الإلكترونات الموجودة في طبقة الامتصاص من حالة الطاقة المنخفضة إلى الحالة المثارة.
- في حالة عدم وجود الطبقات المكونة للوصلات، تكون الإلكترونات الحرة تتحرك عشوائيا، وبالتالي، عند إضافة عدة طبقات لتشكيل الوصلات، يتم إنشاء حقل كهربائي مدمج يسبب تأثيرا كهروضوئيا.
- المواد المستخدمة في بناء طبقات مختلفة من الخلايا الشمسية هي نفسها المواد المستخدمة في إنتاج الترانزستورات في الإلكترونيات الصلبة والإلكترونيات الدقيقة.
- تشترك الخلايا الشمسية في نفس التكنولوجيا الأساسية المستخدمة في الأجهزة الإلكترونية الدقيقة، وعند صنع الخلايا الشمسية، تتناسب الطاقة المنتجة مع الطاقة المضيئة.
شاهد أيضًا: أنواع السخانات الشمسية ومميزاتها وعيوبها
أنواع الخلايا الشمسية
هناك عدد من الخلايا الشمسية التي سنوضحها في الفقرة التالية
خلايا الألواح أحادية البلورة
تتميز هذه الخلايا بتكوينها على شكل ألواح مقطعة من أسلاك السيليكون النقي المستخلصة ويتم توجيه الخلية بأكملها في اتجاه واحد.
لذلك، عندما تكون الشمس مشرقة في الزاوية المناسبة، تصبح الخلية فعالة بشكل جيد. وتعمل الألواح الشمسية بشكل أفضل عند تعرضها مباشرة لأشعة الشمس المشرقة.
خلايا الألواح متعددة البلورة
تتكون الألواح من قطع سيليكون، ولكنها تأخذ شكل كتل، ويميزها أن خلاياها الشمسية تتألف من أجزاء متعددة من البلورة النقية، ونظرا لعدم تواجد ترتيب دائم بين البلورات الفردية، فإنها غير فعالة.
خلايا الألواح الهجينة
يتميز الخلايا الشمسية بأنها تحتوي على طبقة رقيقة غير متبلورة خلف الخلايا ذات البلورة الواحدة، مما يجعلها من أكثر الألواح فعالية.
عيوب استخدام الخلايا الشمسية
على الرغم من استخدام الخلايا الشمسية بشكل متزايد في السنوات الماضية، إلا أنها ليست خالية من العيوب. وفي بعض الأحيان يتم بذل الجهود للتغلب على هذه العيوب، ومن بين هذه العيوب:
- التكلفة: تكون تكلفة شراء ألواح الخلايا الشمسية مرتفعة إلى حد ما.
- وذلك يشمل دفع تكاليف الألواح الشمسية، والمحولات، والبطاريات، والأسلاك، والهياكل.
- ظروف المناخ: نظرا لصعوبة الحصول على الطاقة الشمسية في الأيام الغائمة والممطرة.
- فكفاءة النظام الشمسي تكون منخفضة في ظروف مناخ مناسبة.
- وذلك لأن الألواح الشمسية تعتمد بشكل كامل على أشعة الشمس لتجميع الطاقة الشمسية مباشرة.
- وبذلك يمكن أن يكون له تأثير واضح على نظام الخلايا الشمسية في الأيام التي لا توجد فيها الشمس.
- تخزين الطاقة الشمسية: إذا لم يتم استخدام الطاقة الشمسية فور جمعها، يمكن تخزينها في بطاريات كبيرة.
- كما يمكن شحن تلك البطاريات في أنظمة طاقة شمسية مستقلة عن الشبكة خلال فترة النهار.
- وذلك لكي يتم استخدام الطاقة في الليل.
- ويعتبر الحل الأمثل لاستخدام الطاقة الشمسية طوال النهار، على الرغم من كونه مكلفا جدا.
أسعار الخلايا الشمسية
هناك نوعان من الألواح الشمسية؛ الأولى تسمى ألواح أحادية الخلية المعروفة أيضا بالألواح المونوكريستالية.
تعمل هذه الألواح بكفاءة عالية في المناطق الباردة بالمقارنة مع الألواح متعددة البلورات أو تلك المعروفة بالبولي، بينما تعمل جيدا في المناطق الحارة.
وهذا هو النوع المشهور في جميع الدول العربية بسبب درجات الحرارة العالية.
بالإضافة إلى ذلك، تكون تكلفتها أقل من النوع الآخر، وتنتج الوحدة الواحدة حوالي 100 إلى 350 وات، وتستخدم بشكل شائع الوحدات ذات 250 وات.
تتراوح أسعار اللوح ذو الطاقة 250 وات المصنوع من البولي أو المتعدد الكريستالات ما بين 130 دولارا إلى 200 دولار.
ذلك يعتمد على جودة وكفاءة المنتج وشروط الضمان واسم الشركة المصنعة.
يمكن لأربعة ألواح أن تولد 1 كيلوواط، وبالتالي يكون سعر الكيلوواط تقريبا بين 520 و800 دولار أمريكي.
تراجعت أسعار معدات توليد الطاقة الشمسية لتصل إلى حوالي 1500 دولار أمريكي، بعد أن كانت تصل إلى حوالي 6000 دولار أمريكي.
شاهد أيضًا: بحث عن الطاقة الشمسية جاهز للطباعة
