كيف تعمل الألواح الشمسية؟

المعرفة الأساسية وأنواع أضواء الألواح الشمسية

هناك نوعان رئيسيان من الألواح الشمسية: لوحات الطاقة الشمسية الكهروضوئية (PV) والألواح الحرارية الشمسية. يتم توليد الكهرباء أولاً عن طريق تحويل الطاقة الشمسية إلى كهرباء. ثانياً ، يستخدم الطاقة الشمسية لتسخين الخزان وتوليد الماء الساخن في المبنى. في هذه المقالة ، سأناقش الألواح الأولى - الطاقة الشمسية الكهروضوئية (PV) ، لأنها ترتبط ارتباطًا وثيقًا بإضاءة الفيضانات الشمسية. لذلك ، تستخدم هذه المقالة مصطلح "لوحة شمسية" لوصف الألواح الكهروضوئية الشمسية.

لماذا تستخدم الطاقة الشمسية؟

بادئ ذي بدء ، الشمس مصدر طاقة ضخم. تنقل الشمس طاقة كافية إلى الأرض في ساعة واحدة لتشغيل العالم بأسره لمدة عام. بالطبع ، من المستحيل التقاط كل هذه الطاقة وتحويلها إلى الكهرباء التي نحتاجها ، لكن الناس يقتربون أكثر فأكثر من استخدام الطاقة الشمسية كمصدر للطاقة الأساسي لدينا. الطاقة الشمسية لديها مزايا واضحة على مصادر الطاقة الأخرى. بادئ ذي بدء ، إنه مجاني للجميع. بالطبع ، قد لا تكون الحرية هي الكلمة الصحيحة عندما يتعلق الأمر بوصف الطاقة الشمسية ، وعلى الرغم من أن لدينا إمكانية الوصول إلى الطاقة الشمسية مجانًا ، إلا أننا ما زلنا بحاجة إلى أدوات خاصة لتحويلها إلى كهرباء أو غيرها من مصادر الطاقة المفيدة ، والتي ليست مجانية بالتأكيد. ثانياً ، الطاقة الشمسية مستقلة ولا يحتاج الناس إلى الاعتماد على سعر الكهرباء التي حددتها الحكومة أو الشركات الخاصة. ثالثًا ، إن فوائد استخدام الطاقة المتجددة للطاقة الشمسية بالكاد تلحق الضرر بالأرض بأي شكل من الأشكال ، ونحن نقوم بتقليل انبعاثات الكربون والتلوث ولا تستهلك الموارد الثمينة للأرض.

حاليًا ، يمكن استخدام الألواح الشمسية الكهروضوئية لتحويل الطاقة الشمسية إلى كهرباء. تتكون الألواح الشمسية من خلايا شمسية متعددة ، معظمها يستخدم في مجموعات لتشغيل النظام الشمسي. تستخدم هذه الأنظمة الشمسية بشكل أساسي لتوليد الكهرباء في المنزل ، مع تثبيت الألواح الشمسية على الأسطح. وبالمثل ، من المعروف أن الألواح الشمسية الأصغر تستخدم لتشغيل الأجهزة والأدوات الإلكترونية المختلفة. أبسط مثال هو آلة حاسبة تستخدم الطاقة الشمسية. اليوم ، أصبحت الألواح الشمسية خيارًا شائعًا للإضاءة الخارجية ، ومشغلات الموسيقى المحمولة ، والشحن المحمول ، والأجهزة الأخرى التي نستخدمها كل يوم.

لا تزال الألواح الشمسية في عملية تنمية مستمرة ، ويبحث العلماء عن طرق لتحسين الكفاءة وتقليل تكاليف التصنيع ، وهم يبحثون أيضًا عن مواد جديدة يمكنها تحسين كفاءة الخلايا الشمسية. تتضمن التكنولوجيا الحالية بشكل أساسي استخدام أشكال السيليكون البلورية ، ويستخدم السيليكون في 90 ٪ من الألواح الشمسية المنتجة. وبالمثل ، أصبحت وحدات الأغشية الرقيقة ذات أحدث التقنيات أكثر شعبية لأنها رخيصة للتصنيع ويمكن أن تصبح مرنة أيضًا ، مما يسمح باستخدامها في التطبيقات المحمولة.

الآن ، دعونا نفهم كيف تعمل الألواح الشمسية الكهروضوئية.

كيف تعمل الألواح الشمسية؟

معظم الألواح الشمسية مصنوعة من السيليكون البلوري. السيليكون هو في الواقع ثاني أكثر العناصر وفرة في قشرة الأرض ويمكن العثور عليها في الغبار والرمال. تستخدم الألواح الشمسية التأثير الكهروضوئي لتوليد الكهرباء من أشعة الشمس. هذا هو أساس كيفية عمل الخلايا الشمسية واللوحات الشمسية.

لتحديد طاقة الإخراج للوحة الشمسية ، يتم استخدام مصطلح "الطاقة الاسمية". يتم تحديد تصنيف الطاقة من خلال قياس التيار والجهد للوحة الشمسية في ظل ظروف مختبر محددة للغاية والمواصفات الدولية. يتم وضع اللوحة تحت الإشعاع الشمسي الكامل ويتم تحديد الحد الأقصى لتوليد الطاقة. يتم التعبير عن القوة الاسمية في "الذروة واتس" (WP) أو "ذروة كيلوواتس" (KWP). "الذروة" تعني أن اللوحة الشمسية قد أنتجت هذه الطاقة في ظل الظروف المثلى ، ولا يمكن الوصول إلى هذه القوة في ظل الظروف الفعلية ، لذلك في الممارسة العملية ، ستكون قيمة الطاقة الاسمية أقل من 10 ٪ من الظروف المثلى. تكون تصنيفات الطاقة الاسمية هذه مفيدة عند مقارنة الألواح الشمسية المختلفة واختيار الصحيح لاستخدامها على سطح المنزل أو في أي مكان آخر.