أسعار الخلايا الشمسية وأنواعها .. الخلايا الشمسية هي أجهزة ذات خصائص كهروضوئية تقوم بتحويل الطاقة الشمسية مباشرة إلى طاقة كهربائية، اعتمادًا على التأثير الكهروضوئي.
تسمى الخلايا الشمسية بالخلايا الكهروضوئية أو الخلايا الكهروضوئية، وتقوم وحدات الخلايا الشمسية بجمع الطاقة الشمسية والتقاطها وتحويلها إلى كهرباء.
متى يتم استخدام الخلايا الشمسية؟
تم استخدام الخلايا الشمسية لأول مرة في القمر الصناعي فانجارد عام 1958 م، حيث تم استخدامها كمصدر بديل للطاقة التقليدية، بالإضافة إلى استخدامها بعدة طرق منها.
انظر أيضًا: بحث عن الأدوات المستخدمة لمراقبة الفضاء والنظام الشمسي
- أطلق القمر الصناعي إكسبلورر 6 للولايات المتحدة الأمريكية عام 1959 بعد الميلاد، والذي تضمن ألواحًا خشبية كبيرة على شكل أجنحة. بعد ذلك الوقت، أصبحت الخلايا الشمسية جزءًا شائعًا من الأقمار الصناعية. كانت الخلايا الشمسية المصدر الرئيسي للطاقة منذ الستينيات.
- تختلف التكنولوجيا المستخدمة في الخلايا الشمسية في الفضاء عن السيليكون المستخدم في الألواح على الأرض في التسعينيات مع المركبات الفضائية التي تستخدم مواد أشباه الموصلات.
- تم تعديل الخلايا الشمسية بعد ذلك لتصبح تصميمات خفيفة الوزن ومرنة وذات كفاءة عالية.
ما هي الخلايا الشمسية
على الرغم من اختلاف أنواع وأغراض الخلايا الشمسية، إلا أنها متشابهة من حيث البنية الأساسية وتكنولوجيا تشغيلها. الخلايا الشمسية هي نوع معين من الخلايا التي تحول الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية.
مبادئ عمل الخلايا الشمسية
- يدخل الضوء مبدئيًا إلى الألواح الشمسية من خلال طبقة كهروضوئية أو طبقة مضادة للانعكاس تقلل من فقد الضوء من خلال الانعكاس وتحجب الضوء الساقط على الخلية الشمسية ويمنعها من خلال تعزيز انتقالها إلى طبقات تحويل الطاقة.
- لكن الطبقة المضادة للانعكاس عادة ما تكون من السيليكون أو أكسيد التيتانيوم.
- ثم يتم توليد الجهد بواسطة الخلايا الشمسية المصنوعة من مواد شبه موصلة معالجة مثل السيليكون.
- ثم يتم استخدام الطبقات الثلاث لنقل الطاقة تحت الطبقة المضادة للانعكاس وهي طبقة الوصلة العلوية وطبقة الامتصاص وهي قاعدة الجهاز وطبقة الوصلة الخلفية.
- نظرًا لأن معظم طاقة ضوء الشمس والضوء الاصطناعي تقع في النطاق المرئي للإشعاع الكهرومغناطيسي، فإن امتصاص الخلايا الشمسية فعال للغاية في امتصاص الإشعاع عند هذه الأطوال الموجية.
- عندما يسقط الضوء على خلية شمسية، فإن الإلكترونات الموجودة في الطبقة الماصة يتم تحفيزها من حالة الطاقة المنخفضة إلى حالة الإثارة.
- بدون الطبقات التي تشكل الوصلات، تكون الإلكترونات الحرة في حركة عشوائية، لذلك في حالة إضافة المزيد من الطبقات لتشكيل الاتصالات، فإنها تخلق مفصلاً ينتج عنه المجال الكهربائي التأثير الكهروضوئي.
- المواد المستخدمة لبناء طبقات مختلفة من الخلايا الشمسية هي نفس المواد المستخدمة في صنع الترانزستورات في إلكترونيات الحالة الصلبة وفي حالة الإلكترونيات الدقيقة.
- تتمتع الخلايا الشمسية والأجهزة الإلكترونية الدقيقة بنفس التقنية الأساسية التي تستخدمها، وفي حالة تصنيع الخلايا الشمسية، تتناسب الطاقة المنتجة مع الطاقة الضوئية.
أنظر أيضا: أنواع السخانات الشمسية ومزاياها وعيوبها
أنواع الخلايا الشمسية
هناك عدة خلايا شمسية سنشرحها في الفقرة التالية:
خلايا لوحة أحادية البلورية
يتمتع هذا النوع من الخلايا بميزة أنه في شكل شرائح مقطوعة من قضبان السيليكون النقي المبثوقة والخلية بأكملها في اتجاه واحد.
لذلك إذا كانت الشمس تشرق عليها بالزاوية الصحيحة، فإن الخلية فعالة للغاية. تعمل هذه الألواح بشكل أفضل عندما يكون هناك ضوء الشمس المباشر.
خلايا لوحة الكريستالات
هذه الألواح عبارة عن أقسام من السيليكون ولكنها تتكون في كتل، وتتكون خلاياها الشمسية من أشكال بلورات نقية متعددة الأشكال، وبما أن البلورات الفردية ليست دائمًا فوق بعضها البعض فهي غير فعالة.
خلايا الألواح الهجينة
تحتوي خلاياها الشمسية على طبقة رقيقة غير متبلورة خلف الخلايا أحادية البلورية وتعتبر واحدة من أكثر الألواح كفاءة.
عيوب استخدام الخلايا الشمسية
على الرغم من الاستخدامات العديدة للخلايا الشمسية على مر السنين، فإن هذا لا يعني أنها خالية من العيوب. في هذه الحالات يتم بذل محاولات عديدة للتغلب على هذه النواقص منها:
- التكلفة: تكلفة شراء الألواح الشمسية مرتفعة للغاية.
- وهذا يشمل دفع ثمن الألواح الشمسية والمحولات والبطاريات والأسلاك والتركيبات.
- الظروف المناخية: بسبب صعوبة الحصول على الطاقة الشمسية في الأيام الملبدة بالغيوم والممطر.
- يمكن أن تكون فعالية النظام الشمسي في ظل ظروف مناخية مناسبة منخفضة.
- وذلك لأن الألواح الشمسية تعتمد كليًا على ضوء الشمس لتجميع الطاقة الشمسية بشكل مباشر.
- وبالتالي، يمكن أن يكون هناك تأثير واضح وواضح على نظام الخلايا الشمسية في الأيام الخالية من الشمس.
- تخزين الطاقة الشمسية: إذا لم يتم استخدام الطاقة الشمسية فور تجميعها، فيمكن تخزينها في بطاريات كبيرة.
- يمكن أيضًا شحن هذه البطاريات بواسطة أنظمة شمسية خارج الشبكة خلال النهار.
- هذا حتى يمكن استخدام الطاقة في الليل.
- ما هو أفضل حل لاستخدام الطاقة الشمسية على مدار اليوم وهو مكلف للغاية.
سعر الخلايا الشمسية
هناك نوعان من الألواح الشمسية. الأول يسمى لوحة أحادية والتي تسمى أحادية.
تعمل هذه الألواح بشكل أكثر كفاءة في المناطق الباردة من الألواح متعددة البلورات وتعمل بشكل جيد في المناطق الساخنة.
هذا هو النوع الشهير في جميع الدول العربية بسبب ارتفاع درجة الحرارة.
كما أن لها تكلفة أقل من نظيراتها الأخرى وتتسبب في حدوث خطأ يتراوح من 100 إلى 350 واط والألواح الأكثر استخدامًا هي 250 واط.
يتراوح سعر لوح البولي كربونات أو متعدد البلورات بقدرة 250 وات من حوالي 130 دولارًا إلى 200 دولار.
وذلك حسب جودة المنتج وكفاءته وشروط الضمان واسم الشركة المصنعة.
كما يمكن لأربعة ألواح إنتاج كيلو وات واحد، وبالتالي فإن سعر الكيلووات يتراوح بين 520 دولارًا و 800 دولار.
تم تخفيض أسعار معدات المولدات المستخدمة لإنتاج الطاقة الكهروضوئية بحوالي 6000 دولار إلى 1500 دولار.
راجع أيضًا: أبحاث الطاقة الشمسية جاهزة للطباعة