الخلايا الكهروضوئية
الخلايا
الكهروضوئية
الجوهرة السحيباني
الخلايا الكهروضوئية هي
وسيلة لتوليد الطاقة الكهربائية عن طريق تحويل الإشعاع الشمسي إلى كهرباء مباشرة
باستخدام اشباه موصلات تحمل اثر الضوئية. الخلايا الكهروضوئية تستخدم الألواح
الشمسية والتي تتكون من عدد من الخلايا الشمسية والتي تحتوي على مواد ضوئية.
المواد الضوئية المستخدمة لتكوين الخلايا الضوئية تشمل السيليكون احادي البلورة,
السليكون متعدد البلورة, السيليكون غير المتبلور, تلوريد الكادميوم, الانديوم
سيلينيد الغاليوم-كبريتيد1 ونظرا للطلب المتزايد على مصادر الطاقة المتجددة، فان
تصنيع الخلايا الشمسية والخلايا الكهروضوئية قد تطور كثيرا في السنوات الأخيرة.
الخلية
الشمسية
تعتبر الخلايا الكهروضوئية
من أفضل الوسائل لتوليد الطاقة الكهرباية باستخدام الخلايا الشمسية لتحويل الطاقة
الشمسية إلى تدفق الكترونات. تاثير الخلايا الكهروضوئية يرجع إلى تحفيز فوتونات
الضوء الالكترونات للانتقال من مستوى طاقة اقل إلى مستوى طاقة أعلى وبذلك نحصل على
التيار الكهربائي. وقد لوحظ لاول مرة تاثير الخلايا الكهروضوئية بواسطة
الكسندر-ادمون بيكر في عام 1839. الخلايا الكهروضوئية هو مصطلح يدل على نظام تشغيل
متساوي في توزيع الطاقة لانه يعتمد على الطاقة الشمسية. تعتبر جميع الخلايا
الكهروضوئية من نوع ثنائي الضوئية. الخلايا الشمسية تولد الكهرباء مباشرة من ضوء
الشمس والتي يمكن استخدامها لمعدات الطاقة أو لاعادة شحن البطارية.وكان أول
استخدام عملي للخلايا الكهروضوئية في مجال الأقمار الصناعية والمركبات الفضائية.
اما الغالبية العظمى لاستخدامه في الوقت الحالي لتوليد الطاقة عن طريق شبكات
الكهرباء.في هذه الحالة لا بد من استخدام العاكس لتحويل التيار المباشر إلى تيار
متردد.وهناك نظام اصغر من الشبكات الكهربائية لتوصيل الطاقة للمنازل النائية
والقوارب والمركبات الترفيهية والسيارات الكهربائية وأجهزة الهاتف في حالات
الطوارئ على جانب الطريق والاستشعار عن بعد والحماية من اشعة الكاثود(القطب
السالب) التي تنتج من خطوط الانابيب. الخلايا الكهروضوئية تولد الطاقة عن طريق
استخدام عدد من الخلايا الشمسية التي تحتوي على المواد الضوئية وهذه المواد تشمل
السيليكون احادي البلورة، السيليكون متعدد البلورة، السيليكون غير المتبلور، تلورد
الكادميوم،، الانديوم سيلينيد الغاليوم-كبريتيد ونظرا لتزايد الطلب على مصادر
الطاقة المتجددة وتصنيع الخلايا الشمسية والخلايا الكهروضوئية فقد تقدمت كثيرا في
السنوات الأخيرة. هذه الخلايا تتطلب الحماية من البيئة، ويتم تعبئتها باحكام خلف
لوح من الزجاج، عندما نريد طاقة أكثر من قوة خلية واحدة فان الخلايا الشمسية ترتبط
معا كهربائيا في شبكة لتشكل وحدة ضوئية، أو الألواح الشمسية. وحدة واحدة من هذه
الوحدات الضوئية تكفي لتشغيل هاتف طوارئ، ولكن لتوليد طاقة لازمة لمنزل أو محطة
لتوليد الكهرباء يجب أن تكون هذه الوحدات مرتبة معا على شكل مصفوفات. وقد ظهرت
حلول لتخزين الطاقة الكهربائية في بطاريات مشحونة لاستخدامها فيما بعد، قد تكون هي
الوسيلة الوحيدة المتاحة لتوليد الكهرباء، وقد كان التثبيت التجاري الأول من هذا
النوع في عام 1966 في جزيرة اوجامي في اليابان حيث يتم اضاءة المنازل ذاتيا
باستخدام الطاقة الكهربائية بدلا من شعلة الغاز. ونظرا لتزايد الطلب على مصادر
الطاقة المتجددة وتصنيع الخلايا الشمسية والخلايا الكهروضوئية فقد تقدمت كثيرا في
السنوات الأخيرة. الطاقة الكهروضوئية تشهد نموا سريعا من قاعدة صغيرة إلى قدرة
عالمية تعادل 67400 ميغاواط في نهاية عام 2011، وهو ما يمثل 0.5% من الطلب
المتزايد على الكهرباء في جميع أنحاء العالم، والطاقة الناتجة عن قدرة الخلايا
الكهروضوئية للتشغيل في العالم تعادل 80 مليار كيلو واط من الكهرباء، وهذا يكفي
لتغطية امدادات الطاقة السنوية لاكثر من 20 مليون منزل في العالم. أكثر من 100
دولة تستخدم الطاقة الشمسية الكهروضوئية. وقدرة الطاقة الشمسية الكهروضوئية في
العالم تعادل 7.6 غيغاواط في عام 2007، 16 غيغاواط في عام 2008، 23 غيغاواط في عام
2009، 40 غيغاواط في عام 2010. أكثر من 100 دولة تستخدم الخلايا الكهروضوئية تركيب
الخلايا اما ان يكون ارضي(يتم دمجها في بعض الأحيان مع الزراعة أو الرعي) أو تبنى
في سقف أو جدران المبنى(بناء متكامل مع الخلايا الكهروضوئية). ويتم قياس القدرة
الإنتاجية القصوى للطاقة الشمسية الكهروضوئية عن طريق الاختبار الموحد ( ) في الفسفور الأبيض بوحدة الواط. إنتاج الطاقة الفعلية
لنقطة معينة في وقت معين قد تكون اقل أو أكبر من التصنيف العالمي وهذا يعتمد على
الموقع الجغرافي، الوقت من اليوم، الأحوال الجوية وغيرها من الظروف. وهذه العوامل
تؤثر بنسبة اقل من 25% من تاثير المصادر الصناعية من الكهرباء. والتوقعات انه بحلول عام 2030 يمكن توليد ما
يقارب 1.8 تريليون واط من الخلايا الكهروضوئية في جميع أنحاء العالم. مع الاتزام
الجاد باستخدام مصدار الطاقة المتجددة بكفاء سوف يتم إنتاج ما يكفي من الطاقة الشمسية لخمسة وعسرين عاما في
المستقبل لتلبية احتياجات الكهرباء لحوالي 14% من سكان العالم.
في
مجال النقل
تعليقات
إرسال تعليق