تتولد الطاقة الشمسية عن طريق اندماج الهيدروجين والهيليوم لذرات الهيدروجين داخل الشمس وتطلق طاقة نووية ضخمة ، وهي الطاقة المشعة من الشمس. تتكون الألواح الشمسية من الخلايا الكهروضوئية التي تحول الطاقة الشمسية إلى كهرباء.

كيف تعمل الألواح الشمسية: التأثير الكهروضوئي

تعمل الألواح الشمسية عن طريق توليد الكهرباء عندما تحرر جزيئات ضوء الشمس أو الفوتونات الإلكترونات من الذرات ، مما يجعلها تتحرك. هذا التدفق للإلكترونات عبارة عن كهرباء ، وقد تم تصميم الألواح الشمسية لالتقاط هذا التدفق من الإلكترونات وتحويله إلى كهرباء قابلة للاستخدام. هذه العملية ، المعروفة باسم التأثير الكهروضوئي ، هي الكيمياء والفيزياء الأساسية وراء الغالبية العظمى من تقنيات الطاقة الشمسية.

1. تستخدم معظم الألواح الكهروضوئية التي نستخدمها الآن الخلايا الكهروضوئية القائمة على السيليكون. السيليكون هو مادة أشباه الموصلات الأكثر استخدامًا على وجه الأرض. إذا كانت ذرة بها 5 إلكترونات ذات غلاف خارجي مخدرة في سيليكون نقي ، مثل ذرة الفوسفور ، فإن 4 إلكترونات فقط تشكل رابطة تساهمية مع الإلكترونات المحيطة ، لذلك يوجد إلكترون حر إضافي ، والذي نسميه أشباه الموصلات من النوع N. إذا كانت ذرة بها 3 إلكترونات ذات غلاف خارجي فقط ، مثل ذرة البورون ، مخدرة في سيليكون نقي ، فإن إلكترونًا واحدًا في ذرة السيليكون المحيطة لا يمكن أن يشكل رابطة تساهمية مع ذرة البورون ، مما يخلق فراغًا ، وهو ما نسميه شاغرًا. هول ، مثل أشباه الموصلات هو نوع من أشباه الموصلات.
2. عندما يتم دمج أشباه الموصلات من النوع N مع أشباه الموصلات من النوع P ، فإن الإلكترونات الحرة في أشباه الموصلات من النوع N والثقوب الموجودة في أشباه الموصلات من النوع P سوف تنتشر وتتحد مع بعضها البعض حتى يتم الوصول إلى توازن ديناميكي. هذا الحالة المستقرة تسمى تقاطع PN. في المجال الكهربائي المدمج ، يكون اتجاه حركة الإلكترون من أشباه الموصلات من النوع N إلى أشباه الموصلات من النوع P.

3. عندما يصطدم ضوء الشمس بالخلية الكهروضوئية ، فإن طاقة الفوتون في الضوء سوف تمتصها بعض الإلكترونات. عندما تكون الطاقة التي يمتصها الإلكترون كبيرة بما يكفي ، يمكن أن تنفصل عن الرابطة التساهمية وتصبح إلكترونًا حرًا. بالمقابل ، يتم تكوين ثقب أيضًا ، وستنتقل الإلكترونات والثقوب إلى المنطقة N والمنطقة P على التوالي تحت قوة المجال الكهربائي للحقل الكهربائي المدمج. تستمر المناطق في التراكم ، وبالتالي تشكل فرق الجهد ، مما يجعل المنطقة N ذات الشحنة السالبة والمنطقة P موجبة الشحنة ونطلق عليها اسم "المجال الكهروضوئي" وفي هذا الوقت يكون اتجاه حركة الإلكترون من منطقة P إلى منطقة N. في هذا الوقت ، إذا كانت الدائرة الخارجية متصلة ، فإن الإلكترونات المتراكمة في المنطقة N ستعود إلى المنطقة P من خلال الدائرة ، وبالتالي تولد التيار.

تقع الخلايا الكهروضوئية بين طبقات من مادة أشباه الموصلات مثل السيليكون. كل طبقة لها خصائص إلكترونية مختلفة تولد الطاقة عندما تصطدم بفوتونات من ضوء الشمس ، مما يخلق مجالًا كهربائيًا.
توليد الكهرباء هو الخطوة الأولى في عمل الألواح الشمسية ، وإليك كيف يمكن للوحة الشمسية أن تخلق نظامًا كهربائيًا صالحًا للاستخدام لمنزلك.

1. تمتص الخلايا الكهروضوئية طاقة الشمس وتحولها إلى تيار مباشر
كما ذكرنا أعلاه ، تقوم الخلايا الشمسية التي تتكون منها كل لوحة شمسية بالكثير من العمل عندما يتعلق الأمر بتوليد الكهرباء بالفعل. تُستخدم طبقتان من السيليكون في الخلايا الكهروضوئية ، يتم معالجة كل منها بشكل خاص أو "مخدر" لإنشاء مجال كهربائي عند التقاطعات بين الطبقات. يجبر هذا المجال الكهربائي الإلكترونات السائبة على التدفق عبر الخلية الشمسية وخارج تقاطع السيليكون ، مما ينتج عنه تيار كهربائي. من خلال التأثير الكهروضوئي ، تولد الألواح الشمسية الكهرباء.

2. يقوم العاكس الشمسي بتحويل طاقة التيار المستمر من الوحدات الشمسية إلى طاقة التيار المتردد ، والتي تستخدمها معظم الأجهزة المنزلية. عندما يمر التيار المباشر عبر عاكس شمسي ، فإنه يتحول إلى تيار متردد. يمكن أيضًا تزويد العواكس بمحولات لتنظيم جهد تيارات التيار المستمر والتيار المتردد.

3. تتدفق الكهرباء عبر منزلك لتشغيل الإلكترونيات
ينقل العاكس الشمسي طاقة التيار المتردد المحولة إلى اللوحة الكهربائية في منزلك. من هناك ، يتم توزيع الكهرباء في جميع أنحاء منزلك على جميع المنافذ ، لذلك عندما يحتاج جهازك إلى التوصيل ، يكون هناك تيار متاح.

4. يتم إرسال الكهرباء الزائدة الناتجة عن الألواح الشمسية إلى الشبكة
إذا كان لديك نظام شمسي مرتبط بالشبكة حيث يمكن أن تتدفق الكهرباء داخل وخارج الشبكة في نفس الوقت ، فإن الطاقة الزائدة التي تولدها الألواح الخاصة بك يمكن أن تحقق لك المال. من خلال سياسة تُعرف باسم القياس الصافي ، تحصل على أرصدة من الشبكة عند إعادة إرسال الكهرباء إلى الشبكة ، مما يجعل فاتورة الكهرباء الإجمالية أرخص.

إذا كنت ترغب في التوفير في فاتورة الكهرباء أو الاستثمار في الطاقة المتجددة ، فإن ميسون هي شركة متخصصة في تصنيع الألواح الكهروضوئية تتمتع بخبرة واسعة ويمكن أن توفر لك الألواح الكهروضوئية المناسبة. يرجى (الاتصال بنا) للحصول على عرض أسعار إذا لزم الأمر.