الخلابا الضوئية - خلايا الفوتوفولتيك

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

الخلابا الضوئية - خلايا الفوتوفولتيك

ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

الخلايا الشمسية المستخدمة في
الالات الحاسبة وفي الاقمار الصناعية هي عبارة عن خلايا فوتوفولتيك وهي
عبارة عن مجموعة من الخلايا الكهربية موصلة مع بعضها البعض في اطار واحد
على شكل لوحة. وكلمة فوتوفولتيك هو اسم مشتق من طبيعة عمل الخلية فكلمة
فوتو تعني ضوء وكلمة فولتيك تعني كهرباء، وهذا يعني تحويل ضوء الشمس إلى
كهرباء. في البداية كانت خلايا الفوتوفولتيك تستخدم في الاقمار الصناعية
ومحطات الفضاء للحصول على الكهرباء من اشعة الشمس مباشرة والان بدأت تدخل
في العديد الأجهزة الالكترونية وفي السيارات.

تصنع خلية الفوتوفولتيك من المواد اشباه الموصلات مثل
السيليكون وكل خلية فوتوفولتيك مكونة من بلورة واحدة من السيلكون وتشكل
مجموعة كبيرة من خلايا الفوتوفولتيك الخلية الشمسية. وببساطة عندما تسقط
اشعة الضوء على الخلية فإن جزء من الضوء يتم امتصاصه من قبل ذرات
السيليكون، اي ان طاقة الضوء قد امتصت من قبل مادة الخلية. تعمل هذه الطاقة
على اثارة الالكترونات الغير مرتبطة في المادة وتجعلها تتحرك بحرية داخل
المادة. وعندما تتعرض هذه الالكترونات الحرة لمجال كهربي فإنها سوف تتحرك
كلها في اتجاه واحد وهذا يعني تيار كهربي وعند ربط طرفي خلية الفوتوفولتيك
بنقطتي توصيل على السطح العلوي والسطح السفلي للخلية نحصل على تيار كهربي
طالما استمر سقوط الضوء على خلية الفوتوفولتيك. وهذا التيار الكهربي هو
الذي يشغل الالة الحاسبة وبمعلومية قيمة التيار الكهربي المار في الدائرة
وفرق الجهد الكهربي المتولد على طرفي خلية الفوتوفولتيك يمكن ان نحصل على
قيمة الطاقة الكهربية (الطاقة الكهربية (وات) = التيار الكهربي (امبير) x
فرق الجهد الكهربي (فولت)) التي يمكن ان تولدها الخلية الشمسية.

كيف يعمل السيلكون كخلية شمسية:

يمتلك السيلكون بعض الخواص
الكيميائية في تركيبه البلوري. فذرة السيليكون تحتوي على 14 الكترون موزعة
على ثلاث مستويات طاقة. مستويين الطاقة الاول والثاني الاقرب للنواة يكونان
ممتلأن تماماً بالالكترونات والمستوى الثالث أو المستوى الخارجي يحتوي على
4 الكتورنات فقط اي يكون نصفه ممتلئ والنصف الاخر فارغ حيث ان المدار
يكتمل بـ 8 الكترونات. وتسعى ذرة السيليكون لان تكمل النقص في عدد
الالكترونات في المستوى الخارجي ولتفعل ذلك فإنها تشارك اربع الكترونات من
ذرات سيليكون مجاورة وبهذا ترتبط ذرات السيليكون بعضها البعض في شكل تركيب
بلوري وهذا التركيب البلوري له فائدة كبيرة في خلية الفوتوفولتيك.

ان
بلورة السيليكون النقية لا توصل التيار الكهربي بكفاءة لانه لا يوجد
الكترونات حرة لتنقل التيار الكهربي حيث ان كل الالكترونات قد قيدت في
التركيب البلوري. ولهذا ولكي يتم استخدام السيليكون في الخلية الشمسية
فإننا بحاجة إلى إجراء تعديل بسيط في التركيب البلوري. التعديل البسيط هذا
هو عبارة عن اضافة ذرات عناصر اخرى (تسمى عملية تطعيم ) وهذه الذرات
الاضافية نسميها شوائب وهي ضرورية لعمل الخلية الشمسية بغض النظر عن اسمها
شوائب وقد يفهمها البعض انها ذرات غير مرغوب. يتم اضافة (تطعيم) ذرات
الفوسفور بنسبة بسيطة جداً تصل إلى 1:1,000,000 وذرة الفوسفور تحتوي على 5
الكترونات في مدارها الخارجي ولهذا عندما تدخل الشبكة البلورية بين ذرات
السيليكون ستشارك بـ 4 الكترونات ويبقى الكترون حر.

لو تم تزويد
السليكون النقي بالطاقة ولتكن طاقة حرارية مثلاً لوجدنا ان بعض الالكترونات
تتحرر وتترك مكانها شاغر نسميه فجوة. تعمل هذه الوجوة على السماح لالكترون
في الجوار بالانتقال اليها تاركاً فجوة اخرى وهكذا تستمر حركة الالكترونات
في اتجاه وحركة الفجوات في الاتجاه المعاكس وهذه الحركة هي تيار كهربي.
ولكن في حالة ذرات السليكون المطعمة بذرات الفوسفور يصبح الامر مختلف من
ناحية ان الطاقة اللازمة لبدأ تحريك الالكترونات اقل بكثير من حالة
السليكون النقي. وتسمى اشباه الموصلات التي تطعم بذرات تحتوي على الكترونات
اضافية بالنوع N-type اي النوع السالب لانه اضاف الكترون للتركيب البلوري
للذرات. ولهذا يعتبر السيليكون المطعم بالفوسفور موصل افضل من السيليكون
النقي. كما انه يوجد تطعيم بذرات توفر الكترونات اضافية هناك تطعيم آخر
بذرات لها عدد اقل من الالكترونات وتسمى المواد الناتجة عن هذا التطعيم
بالنوع P-type اي النوع الموجب. وفي الحقيقة الخلية الشمسية تحتوي على كلا
النوعين النوع الموجب والنوع السالب. والامر الاهم هو ما يحدث عن توصيل
النوعين معاً حيث تنتقل الالكترونات الحرة في النوع السالب إلى الفجوات في
النوع الموجب.

انواع الخلايا الشمسية

تم تصنيع خلايا شمسية من مواد
مختلفة إلا أن أغلب هذه المواد نادرة الوجود بالطبيعة أولها خواص سامة
ملوثة للبيئة أو معقدة التصنيع وباهظة التكاليف وبعضها لا يزال تحت الدراسة
والبحث وعليه فقد تركز الاهتمام على تصنيع الخلايا الشمسية السيليكونية
وذلك لتوفير عنصر السيليكون في الطبيعة علاوة على أن العلماء والباحثين
تمكنوا من دراسة هذا العنصر دراسة مستفيضة وتعرفوا على خواصه المختلفة
وملاءمته لصناعة الخلايا الشمسية المتبلرة ومتصدعة التبلر .

الخلايا الشمسية السيليكونية المتبلرة :

تصنع هذه الخلايا من السيليكون عبر
إنماء قضبان من السيليكون أحادي أو عديد التبلر ثم يؤرب إلي رقائق و تعالج
كيميائياً وفيزيائياً عبر مراحل مختلفة لتصل إلي خلايا شمسية . كفاءة هذه
الخلايا عالية تتراوح بين 9 – 17 % والخلايا السيليكونية أحادية التبلر
غالية الثمن حيث صعوبة التقنية واستهلاك الطاقة بينما الخلايا السيليكونية
عديدة التبلر تعتبر أقل تكلفة من أحادية التبلر وأقل كفاءة أيضاً .

الخلايا الشمسية السيليكونية الأمورفية ( متصدعة
التبلر ) :

مادة هذه الخلايا ذات شكل
سيليكوني حيث التكوين البلوري متصدع لوجود عنصر الهيدروجين أو عناصر أخرى
أدخلت قصداً لتكسبها خواص كهربية مميزة وخلايا السيليكون الأمورفي زهيدة
التكلفة عن خلايا السيليكون البلوري حيث ترسب طبقة شريطية رقيقة باستعمال
كميات صغيرة من المواد الخام المستخدمة في عمليات قليلة مقارنة بعمليات
التصنيع البلوري . ويعتبر تصنيع خلايا السيليكون الامورفي أكثر تطويعاً
وملاءمة للتصنيع المستمر ذاتي الآلية . تتراوح كفاءة خلايا هذه المادة ما
بين 4 – 9 % بالنسبة للمساحة السطحية الكبيرة وتزيد عن ذلك بقليل بالنسبة
للمساحة السطحية الصغيرة وإن كان يتأثر استقرارها بالإشعاع الشمسي .

التطبيقات غير متبلورة

تستخدم الخلايا الشمسية غير
المتبلورة في تطبيقات تحتاج قدرات منخفضة , و هذا النوع من الخلايا ذا ضمان
صناعي لمدة خمسة و عشرون سنة

متعددة التبلور

و تستخدم هذه الخلايا في التطبيقات الصناعية و يمكن
ربط الخلايا بالشبكة العامة , و هذا النوع من الخلايا ذا ضمان صناعي لمدة
خمسة و عشرون سنة و الخلايا متعددة التبلور تستخدم في تطبيقات متعددة و
خاصة في مناخ الثلوج و الرياح , شل سولار لها خبرة عشرون سنة و قامت بتركيب
حوالي خمسون ميجاوات على مستوى العالم

احادي التبلور

الخلايا الشمسية احادية التبلور اثبتت انها تعطي
اقصى قدرة في اقل مساحة و تستخدم الخلايا في التطبيقات الصناعية ويمكن ربط
الخلايا بالشبكة العامة و هذا النوع من الخلايا ذا ضمان صناعي لمدة خمسة و
عشرون سنة و الخلايا احادية التبلور هي اكبر خلايا متوفرة ولها كفاءة عالية
تغطي مناطق واسعة و شركة شل سولار لها خبرة ثلاثون عاما و قد قامت بتركيب
حوالي ثلاثمائة ميجاوات على مستوى العالم

مع خالص أمنياتي لكم بالتوفيق ..

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

الخط لونه اصفر مافهمته

لاكن تسلمين

» زراعة خلايا البنكرياس تقي من حدوث مرض السكري