نحن نعلم أنه يمكن تصميم الألواح الشمسية بعدد من الخلايا الشمسية. تتمثل الوظيفة الرئيسية للخلايا الشمسية أو الخلايا الكهروضوئية في توليد الكهرباء بكمية محددة لأن كل خلية في اللوحة الشمسية تعمل بشكل فردي. لذلك ، من خلال تجميع الكهرباء من كل خلية ، تولد الألواح الشمسية الكهرباء. تستخدم هذه الألواح في المنازل لتزويد الكهرباء لمختلف الاحتياجات. بمجرد توصيل عدد من الألواح ، يُعرف باسم مجموعة الطاقة الشمسية. في هذه المجموعة ، يمكن نقل الكهرباء من كل لوحة إلى العاكس. لذلك يقوم هذا العاكس بتحويل الكهرباء من التيار المستمر إلى التيار المتردد لاستخدامها في المنازل. طاقة شمسية غير ممكن بدون التصميم المناسب للخلايا الشمسية.
ما هي الخلية الشمسية؟
تعريف: يُعرف المكون المستخدم لتصميم الألواح الشمسية بالخلية الشمسية أو الخلية الكهروضوئية. تلعب هذه الخلايا دورًا أساسيًا في تحويل الطاقة من شمسي للكهرباء يعرف بتأثير PV. الخصائص الكهربائية للخلايا الشمسية مثل الفولتية ، مقاومة ، والتيار سوف يتغير عند التعرض لأشعة الشمس. يمكن تشكيل لوحة شمسية من خلال الجمع بين عدد من الخلايا. تولد خلية شمسية واحدة جهدًا من حوالي 0.5 فولت إلى 0.6 فولت.
الخلايا الشمسية
بناء الخلايا الشمسية
يظهر بناء الخلية الشمسية أدناه. تشتمل الطبقة العليا لهذه الخلية على غطاء زجاجي مضاد للانعكاس. هذا الزجاج يحمي أشباه الموصلات مواد ضد أشعة الشمس. في هذه الخلية ، تتوفر أنماط شبكية صغيرة بشرائط معدنية طفيفة تحت الزجاج. بحيث يمكن تشكيل الطبقة العليا من هذه الخلية باستخدام الزجاج والأشرطة المعدنية والطبقة المضادة للانعكاس.
بناء الخلايا الشمسية
الجزء الأكثر أهمية في الخلية هو الطبقة الوسطى حيث يمكن تشكيل الطاقة الشمسية من خلال تأثير الخلايا الكهروضوئية. يتكون من طبقتين من أشباه الموصلات تتكون من مواد من النوع p و n.
تتكون الطبقة الأساسية لهذه الخلية من جزأين. يوجد قطب كهربائي معدني خلفي أسفل أشباه الموصلات من النوع p ويعمل مع الشبكة المعدنية لتوليد تيار كهربائي في طبقة القمة.
الطبقة العاكسة هي الطبقة الأخيرة في هذه الخلية المستخدمة لتقليل فقد الضوء داخل النظام. بناءً على التطبيق ، تستخدم الخلايا الشمسية مواد مختلفة بناءً على التطبيق والتكلفة.
تعمل الخلايا الشمسية
بمجرد أن تسقط الطاقة الشمسية على لوح شمسي ، فإنها تمتص. تشتمل كل لوحة في اللوحة الشمسية على مادة شبه موصلة للجمع بين خصائص العوازل والمعادن. لذلك فهي تقوم بتحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كهربائية. بمجرد سقوط الطاقة من الشمس على اللوحة ثم يمتص أشباه الموصلات ، تنتقل طاقة الفوتونات إلى الإلكترونات وتسمح بتدفق الإلكترونات عبر المادة مثل التيار الكهربائي. هناك أنواع مختلفة من مواد أشباه الموصلات المستخدمة في الخلايا الشمسية مثل السيليكون والخلايا الكهروضوئية مثل الخلايا الكهروضوئية ذات الأغشية الرقيقة والعضوية والتركيز.
مزيج متسلسل من الخلايا الكهروضوئية
عندما يتم توصيل خليتين أو أكثر من الخلايا الشمسية في سلسلة ، يطلق عليها مجموعة من الخلايا الشمسية. يمكن توصيل الخلايا الشمسية في سلسلة من خلال توصيل طرف + V من اللوحة بالطرف Ve في اللوحة الثانية. في هذا الصدد ، فإن تيار الخرج للخلايا الشمسية هو نفسه ولكن جهدها i / p يصبح مرتين.
على سبيل المثال: إذا قمنا بتوصيل أربعة ألواح شمسية في مجموعة متسلسلة ، فإن كل لوحة شمسية مصنفة عند 10 فولت و 5 أمبير ، فإن إجمالي مجموعة الألواح سيكون 40 فولت عند 5 أمبير.
مزيج متوازي من الخلايا الكهروضوئية
عندما يتم توصيل خليتين أو أكثر من الخلايا الشمسية بالتوازي ، يطلق عليها مجموعة موازية من الخلايا الشمسية. يمكن توصيل الخلايا الشمسية بالتوازي عن طريق توصيل جميع المحطات الطرفية + V للألواح معًا في حين أن جميع أطراف –Ve للوحات معًا. في هذا الاتصال المتوازي ، يكون تيار الخرج للخلايا الشمسية مرتين ولكن جهدها i / p هو نفسه.
على سبيل المثال: إذا قمنا بتوصيل أربعة ألواح شمسية في مجموعة متوازية ، فإن كل لوحة شمسية مصنفة عند 10 فولت بالإضافة إلى 5 أمبير ، فإن المجموعة الإجمالية للألواح ستكون 10 فولت عند 20 أمبير.
مزيج متسلسل متوازي من الخلايا الكهروضوئية
في سلسلة إلى مجموعة متوازية من الخلايا الشمسية ، تزداد كل من مقادير التيار والجهد. وبالتالي ، تم تصميم هذه اللوحات بالتوصيل المتسلسل والمتوازي للخلايا.
مزايا
تشمل مزايا الخلايا الشمسية ما يلي.
- إنه مصدر للطاقة المتجددة
- باستخدام هذا ، يمكن تخفيض فواتير الكهرباء.
- تكلفة الصيانة أقل
- سهل التشغيل
- لا تولد ضوضاء وانبعاثات
- لا تستخدم المياه أو الوقود لتوليد الكهرباء.
- يبلغ عمر هذه الخلايا حوالي 30 عامًا
- يحتاج إلى صيانة أقل
مساوئ الطاقة الشمسية
تشمل عيوب الخلايا الشمسية ما يلي.
- ذلك يعتمد على الطقس
- تخزين الطاقة الشمسية مكلف
- تحتل مساحة أكبر
التطبيقات
تشمل تطبيقات الخلايا الشمسية ما يلي.
- أسوار كهربائية
- أنظمة الإضاءة عن بعد
- معالجة المياه
- ضخ المياه
- قوة الطوارئ
- الأقمار الصناعية
- مزودات الطاقة وهي محمولة
أسئلة وأجوبة
1). ما الفرق بين الخلية الشمسية والخلية الكهروضوئية؟
الخلية الكهروضوئية هي مجموعة فرعية من الخلايا الشمسية بينما تقوم الخلية الشمسية بتحويل الانبعاث الشمسي إلى طاقة وظيفية.
2). ما هي أنواع الخلايا الشمسية؟
وهي عبارة عن غشاء رقيق وأحادي البلورية ومتعدد البلورات ،
3). ما هي الطاقة القصوى للخلايا الشمسية؟
تولد الخلايا الشمسية السليكونية من النوع أحادي البلورية 0.60 فولت عند درجة حرارة الخلية 25 درجة مئوية. ستقترب درجة حرارة الخلية الشمسية في ضوء الشمس الكامل من 45 درجة مئوية.
4). هل الخلايا الشمسية صمام ثنائي؟
نعم ، هو ديود؟
5). ما هو الاسم الآخر للخلايا الكهروضوئية؟
الخلايا الشمسية
وبالتالي ، هذا كل شيء عن لمحة عامة عن الخلية الشمسية والبناء مع العمل وتطبيقاته. كفاءة الخلايا الشمسية هي مجرد مجموع الطاقة الكهربائية المتولدة من خلية مفصولة عن الطاقة القادمة من ضوء الشمس. يعتمد مجموع الكهرباء المولدة من الخلايا الشمسية بشكل أساسي على قيمة الحزمة التي يمكن الوصول إليها بالإضافة إلى العديد من الخصائص لهذه الخلية.
