ما هي الأجهزة التي تحول ضوء الشمس إلى طاقة كهربائية؟ تحاول العديد من الحكومات الاستفادة من الطاقة الشمسية لتوليد الكهرباء من خلال توفير الأجهزة التي تساعد على تحويل ضوء الشمس إلى طاقة كهربائية.

في هذا الموضوع سنتحدث عن الطاقة الشمسية وكيفية استخدامها في توليد الكهرباء، كما سنوضح طرق تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كيميائية، وتحويلها إلى طاقة حرارية.

الأجهزة التي تحول ضوء الشمس إلى كهرباء

للتعرف على طرق تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية، يجب أن نتعرف أولاً على مفهوم الطاقة الشمسية، لأن للشمس فوائد عديدة، لا سيما استخدامها في توليد الحرارة وتوليدها.

كما أنها تستخدم لتكوين ما يسمى بالتفاعلات الكيميائية، وكذلك لاستغلالها لتوليد الكهرباء، لأن الطاقة الشمسية من الطاقة المتجددة التي لا تلوث البيئة، وتتجدد باستمرار بشكل دائم. على عكس الوقود الأحفوري والمواد البترولية والغاز الطبيعي.

لذلك تستخدم التكنولوجيا الحديثة لتوليد الكهرباء من ضوء الشمس، ويمكن استخدامها لتلبية احتياجات العالم من الكهرباء في المستقبل إذا تم استغلالها بطرق جيدة ومناسبة.

الأجهزة التي تحول الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية

يصدر القرص الشمسي ما يقدر بـ 1026 × 3846 واط من إجمالي الطاقة التي يتم توزيعها على سطح الأرض في شكل أضواء أو إشعاعات أخرى.

يتم استغلال هذه الطاقة للاستفادة منها بتجميع الإشعاع المشع وتحويله مباشرة إلى طاقة حرارية وكهربائية باستخدام عملية التحويل الكهروضوئي.

والتي يمكن تعريفها على أنها قدرة المادة على إصدار ما يعرف بالإلكترونات عند توجيه الضوء إليها، والذي يستخدم في الخلية الشمسية.

أنظر أيضا: بحث عن الطاقة الشمسية ومصادرها

الخلايا الشمسية

الخلية الشمسية هي جهاز يحول ضوء الشمس إلى طاقة كهربائية باستخدام عملية التحويل الكهروضوئي. مبدأ الخلية الشمسية هو:

تصنع الخلايا الشمسية من السيليكون، وهو مادة شبه موصلة لها خصائص المعدن، وبعض خصائص المواد العازلة.

حيث تنتقل الطاقة عن طريق جسيمات متحرّكة من الإشعاع الشمسي، تُعرف بالفوتونات في إلكترونات ذرات السيليكون.

يحدث ذلك في الخلايا الشمسية عندما تصطدم بالفوتونات، لتطلق المدار الأخير للسيليكون، مما يؤدي إلى اختلالات كهربائية في الخلايا الشمسية.

من الممكن حل الاختلالات الكهربائية في الخلايا الشمسية بسبب التكوينات الداخلية لذرة السيليكون. عند وضع هذه الذرات وترتيبها داخل الخلايا الشمسية وإغلاقها بإحكام، يتكون نوعان من السيليكون، وهما:

  • ذرات السيليكون من النوع N.

إنها ذرات سيليكون سالبة الشحنة، والمعروفة باللغة الإنجليزية باسم N = Negative، وهي ذرات سيليكون سالبة الشحنة، لأنها تحتوي على عدد أكبر من الإلكترونات.

  • ذرات السيليكون ب

هذه هي ذرات السيليكون الموجبة، والمعروفة باللغة الإنجليزية باسم P = موجبة، وهي ذرات سيليكون موجبة الشحنة لأنها تفقد الإلكترونات وتترك ثقوبًا في مكانها.

تنتقل الإلكترونات ذات الشحنات السالبة من السيليكون من النوع N إلى الثقوب في السيليكون من النوع B لإغلاق ثقوبها، مما يجعل السيليكون من النوع B سالبًا، والنوع N من السيليكون الموجب، مما يؤدي إلى إنشاء مجال مغناطيسي في الطاقة الشمسية الخلايا.

عندما تقذف الفوتونات الإلكترونات من ذرات السيليكون، تدفع الحقول المغناطيسية المتولدة هذه الإلكترونات في مسارات منتظمة، مما يؤدي إلى إنتاج الطاقة الكهربائية.

قد تكون مهتمًا بـ: البحث في تطبيقات الطاقة الشمسية ومستقبلها في مجالات الطاقة النظيفة والجديدة

أنواع الخلايا الشمسية

يعتبر القرص الشمسي من المصادر الفعالة لتوليد الكهرباء وإنتاجها، فضلاً عن تكلفته المنخفضة، حيث يتم تصنيع العديد من أنواع الخلايا الشمسية المختلفة باستخدام تقنيات مختلفة، لاستخدام وتوليد وتخزين الطاقة الشمسية، ومن أبرزها . فيما يلي أنواع الخلايا الشمسية من الأجهزة التي تحول ضوء الشمس إلى طاقة كهربائية:

  • الخلايا الشمسية أحادية البلورية

من أهم مميزات الألواح الشمسية أحادية البلورية كفاءتها العالية مقارنة بالأنواع الأخرى، لأنها يمكن أن تنتج أكبر كمية من الكهرباء، لكن العيب الوحيد هو أن تكلفة تركيبها مرتفعة للغاية، رغم أنها ليست بالضرورة كبير. مساحات لوضعها فيها.

  • الخلايا الشمسية البلورية

من أهم مميزات هذا النوع من الخلايا الشمسية أنه من الأجهزة التي تحول ضوء الشمس إلى طاقة كهربائية. تكلفتها منخفضة مقارنة بالخلايا الشمسية أحادية البلورية، لكنها ليست فعالة للغاية، وعمرها قصير.

  • الخلايا الشمسية الرقيقة

من أهم مميزات هذا النوع من الخلايا الشمسية سهولة صنعها، وتكلفتها منخفضة للغاية، لكن عمرها الافتراضي أقصر من الأنواع الأخرى، بالإضافة إلى كفاءتها المنخفضة مقارنة بالخلايا الشمسية الأخرى.

  • الخلايا الشمسية السليكونية غير المتبلورة

هذه آلات حاسبة صغيرة تعمل بالطاقة الشمسية ويتم تصنيعها منها، وتتميز بتكلفتها المنخفضة، ولكن العيب هو أنها تعمل بكفاءة منخفضة للغاية.

  • الخلايا الشمسية البيولوجية

تشبه هذه الخلية عمليات التمثيل الضوئي في الطبيعة، ولكن حتى الآن لم يتم استخدامها عمليًا لتحويل ضوء الشمس إلى طاقة كهربائية.

  • الخلايا الشمسية الكادميوم تيلورايد

يساعد هذا النوع من الخلايا الشمسية في توليد الطاقة وإنتاجها باستخدام كمية أقل من المياه، ولكنه يستخدم الكربون ؛ إنها ضارة جدًا بصحة الكائنات الحية إذا استنشقها الإنسان أو أكلها.

  • مكثف ضوئي

ينتج هذا النوع من الخلايا الكهرباء بنفس الطريقة المستخدمة في الأنظمة الكهروضوئية التقليدية، ولكن من أهم خصائصه أنه يعمل بكفاءة أكبر من ذلك.

استخدام الخلايا الشمسية

إن إنتاج العديد من أنواع الخلايا الشمسية المختلفة يجعلها تستخدم في العديد من المجالات، ومن أشهر تطبيقات الخلايا الشمسية:

  • أضواء الشوارع

تستخدم أشعة الشمس المنبعثة من الشمس نهارًا عن طريق استخدامها لشحن بطاريات الخلايا الشمسية، لإضاءة الشوارع أثناء الليل.

  • ثلاجة لقاحات وأدوية

تستخدم الخلايا الشمسية وتقنياتها الحديثة لحفظ الأدوية واللقاحات المتواجدة في المناطق النائية حيث لا توجد كهرباء لتشغيل الثلاجات، ومن المعروف أن هذه المنتجات الطبية تتطلب درجة حرارة معينة حتى لا تفقد قيمتها وخصائصها.

  • أواني الطبخ

تعكس الخلية الشمسية ضوء الشمس القوي في الأفران بحيث يمكن استخدامها لإعداد الطعام.

  • شحن الهاتف الخليوي

يتم شحن الهواتف المحمولة عن طريق تعريضها لأشعة الشمس لعدد معين من الساعات، وبمرور الوقت، سيتم شحن المزيد من الأجهزة بهذه التقنية.

اخترنا لكم: ألواح شمسية لتوليد الكهرباء

استخدام الطاقة الشمسية

يمكن تحويل الطاقة الضوئية إلى طاقات أخرى، بما في ذلك ما يلي:

  • تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كيميائية

من الممكن تحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كيميائية من خلال عملية التمثيل الضوئي في النباتات، حيث تمتص أوراق النباتات ضوء الشمس لبناء السكريات البسيطة، وكذلك لتخزين الطاقة يساعدها على النوم.

عندما يأكل كائن نباتات، يتم نقل الطاقة الكيميائية المخزنة فيه، لتزويده حتى يتمكن من أداء عملياته المختلفة مثل التنفس، والحركة، والنمو، والكلام، وما إلى ذلك.

  • تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة حرارية

من الممكن الاستفادة من أشعة الشمس لتدفئة المنازل من خلال تلوين وجوههم باللون الأسود الغامق، لأن هذا اللون يعمل على امتصاص ضوء الشمس على الوجوه.

وتستخدم العديد من الدول التي تتميز بدرجات حرارة منخفضة جدًا هذه الطريقة، حتى يتمكنوا من الاستفادة من الطاقة الشمسية قدر الإمكان لتدفئة المنازل وحمايتها من البرد.

في نهاية الموضوع وبعد تجربة الطاقة الشمسية وطرق تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية من خلال تحديد الأجهزة التي تحول ضوء الشمس إلى طاقة كهربائية، نتعرف على الخلايا الشمسية وأنواعها واستخداماتها المختلفة .

وشرح طرق تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كيميائية، وطرق تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة حرارية، تحتاج إلى مشاركة هذا الموضوع على جميع وسائل التواصل الاجتماعي.