نضوب موارد الطاقة يجبرنا على البحث عن مصادر جديدة للطاقة. في مثل هذه الظروف ، فإن أفضل حل هو استخدام الطاقة المتجددة للشمس. جهاز لتحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كهربائية يسمى البطارية الشمسية. على نحو متزايد ، يفكر الأشخاص الذين يهتمون بتوفير المال في تركيب الألواح الشمسية في منازلهم. في هذه المقالة سوف نفهم أنواع هذه البطاريات ومزاياها وعيوبها ، ونخبرك أيضًا بالشكل الأفضل لمنزلك.
مجالات التطبيق
لقد وجدت البطاريات الشمسية تطبيقًا في العديد من مجالات حياة الإنسان. يتم استخدامها في المحطات الفضائية وفي صناعة الطائرات. في فرنسا ، تم بناء طريق سريع يعمل بالطاقة الشمسية يوفر الكهرباء لإنارة شوارع قرية صغيرة. في دول البحر الأبيض المتوسط ، يتم تثبيت هذه البطاريات على أسطح المنازل.لتلبية الطلب على الماء الساخن. يتم استخدامها في السيارات الكهربائية ومصابيح الشوارع. تحظى المصابيح التي تعمل بالطاقة الشمسية بشعبية في تصميم الإضاءة الزخرفية للمباني والمنحوتات والحدائق والأراضي المجاورة. تم تجهيز الأجهزة المحمولة بمصادر الطاقة هذه: المصابيح اليدوية ، والآلات الحاسبة ، والمشغلات. ابتكرت كوريا الجنوبية لوحًا شمسيًا يمكن وضعه تحت جلد الإنسان لتشغيل الغرسات مثل جهاز تنظيم ضربات القلب.
مزايا وعيوب
الميزة الرئيسية للألواح الشمسية هي استخدام الطاقة الشمسية النظيفة والمتجددة. لا تلوث الخلايا الضوئية البيئة ولا تصدر ضوضاء. تصميم البطارية بسيط للغاية ، لذلك من النادر حدوث أعطال. بالإضافة إلى ذلك ، يمكنك زيادة طاقة الجهاز عن طريق زيادة عدد اللوحات. الألواح الشمسية متينة ، وعمر خدمتها عدة عقود. لا يحتاجون إلى عناية خاصة ، ما عليك إلا مسحهم دورياً من الأتربة.
تشمل العيوب تعقيد تجميع وتكوين الأنظمة الكبيرة. البطاريات المحمولة لا تتطلب التعديل. البطاريات الشمسية ذات كفاءة منخفضة ، حوالي 20٪ فقط. لتلبية احتياجات المنزل الصغير من الكهرباء ، من الضروري تركيب البطاريات على مساحة كبيرة. لا تزال تكلفة الألواح الشمسية مرتفعة. هذا بسبب خصوصيات إنتاجهم.
مبدأ العمل
الأكثر شعبيةبلورات السيليكون هي مادة لتصنيع الخلايا الشمسية المنزلية. رقائق السيليكون هي أشباه موصلات تقوم بتحويل الطاقة الضوئية من الشمس إلى طاقة كهربائية. يتراكم في البطارية. تنتج الألواح الشمسية تيارًا مباشرًا. إنها مناسبة لتشغيل مصابيح LED. إذا تم استخدام طاقة الشمس لتشغيل الأجهزة الكهربائية المنزلية ، فيجب استكمال التصميم بعاكس تيار مستمر إلى تيار متردد. الوحدة الشمسية مغطاة بالزجاج المقسّى لحمايتها من العوامل الجوية والغبار.
المشاهدات
تأتي الخلايا الشمسية السيليكونية في ثلاثة أنواع: أحادية البلورية ، متعددة البلورات وغير متبلورة.
الألواح أحادية البلورة مصنوعة من السيليكون عالي النقاء تحت تأثير درجة حرارة 1400 درجة مئوية. نتيجة لذلك ، يتم الحصول على بلورة بقطر 14-20 سم وطول يصل إلى 2 متر. يتم تقطيع البلورة إلى ألواح بسماكة 250-300 ميكرون وتوضع على شبكة من الأقطاب الكهربائية. تصل كفاءة هذه الألواح إلى 19٪ ، والوحدات المنزلية تفخر بـ 14-18٪. نظرًا لتكنولوجيا الإنتاج المعقدة ، تعد الألواح الشمسية أحادية البلورات أغلى من الألواح الشمسية متعددة الكريستالات. بالإضافة إلى ذلك ، فإن بلورة السليكون عبارة عن مضلع ، ولهذا السبب لن يكون من الممكن ملء المنطقة المفيدة للوحدة بشكل كامل. لون البلورات المفردة أسود أو أزرق غامق
يتم إنتاج الألواح الشمسية متعددة الكريستالات باستخدام تقنية مبسطة في درجات حرارة منخفضة. بلورات أشباه الموصلات لها اتجاهات مختلفة ، مما يقلل من الكفاءة12-14٪. بالإضافة إلى ذلك ، تبلغ مدة خدمة البطاريات متعددة الكريستالات 25 عامًا ، وهو نصف عمر البلورات المفردة. الكريستالات زرقاء لامعة وتملأ الوحدة الشمسية بالكامل. تتمثل ميزة الخلايا الشمسية متعددة البلورات على البلورات المفردة في قدرتها على امتصاص الضوء المتناثر. وبالتالي ، فإن تراكم الطاقة يتم حتى في الطقس الغائم وعند الغسق.
الألواح الشمسية غير متبلورة مصنوعة من السيليكون الهيدروجين باستخدام تكنولوجيا الفيلم. كفاءة هذه الوحدات منخفضة جدًا ، حوالي 5٪. ومع ذلك ، فإنها تمتص الضوء الشارد 20 مرة أفضل من أنواع البطاريات الأخرى. غالبًا ما توجد مجموعات من السيليكون غير المتبلور مع بلورات متعددة أو أحادية. يتيح لك هذا الجمع بين مزايا الأنواع المختلفة من أشباه الموصلات.
كيف تختار؟
إذن ما الذي نختاره ، الخلايا الشمسية متعددة الكريستالات أو أحادية البلورية؟
يجب الانتباه إلى حقيقة أنه يمكن الحصول على الطاقة المطلوبة من أي نوع من البطاريات. السؤال في المنطقة المتاحة لتركيبها. إذا لم تكن هناك مساحة كافية ، فمن الأفضل التوقف عند الوحدات أحادية البلورة بأعلى كفاءة. إذا لم تكن مشكلة المنطقة كبيرة ، فستكون الألواح الشمسية متعددة الكريستالات للمنزل هي الحل الأفضل. مع طاقة متساوية ، وبالنظر إلى أن تكلفة البلورات الكريستالية أقل بحوالي 10٪ ، فإن التكلفة الإجمالية لمزرعة الطاقة الشمسية ستكون أرخص قليلاً. بالإضافة إلى ذلك ، تمتص الألواح الشمسية متعددة الكريستالات الطاقة حتى في الطقس الغائم.
مشكلة استنفاد الطاقة الأحفوريةيتفاقم كل عام ، وتصبح درجة التلوث البيئي أكثر حدة. في هذا الصدد ، أولى الكثير من الناس اهتمامًا وثيقًا لمصادر الطاقة البديلة. الاتجاه الواعد هو الحصول على الكهرباء من الطاقة الضوئية للشمس. تستخدم الألواح الشمسية لتحويل الضوء إلى كهرباء. فهي متينة ، ولا تصدر ضوضاء ، وسهلة التشغيل. في إنتاج الوحدات الشمسية ، يتم استخدام بلورات أحادية ومتعددة من السيليكون. تعد الألواح أحادية البلورية أكثر كفاءة ، بينما الألواح الشمسية متعددة الكريستالات قادرة على امتصاص الضوء الشارد وتكون أرخص إلى حد ما.
