أسعار الخلايا الشمسية وأنواعها

أسعار الخلايا الشمسية وأنواعها… تعرف الخلايا الشمسية على أنها أجهزة لها خاصية كهروضوئية التي تقوم بتحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية مباشرةً ويعتمد ذلك على التأثير الضوئي.

يطلق على الخلايا الشمسية اسم الخلايا الضوئية أو الكهروضوئية، وتقوم وحدات الخلايا الشمسية بتجميع الطاقة الشمسية والتقاطها وتحويلها إلى كهرباء.

متى تم استخدام الخلايا الشمسية

تم استخدام الخلايا الشمسية لأول مرة على القمر الصناعي فانجارد من عام 1958م، حيث تم استخدامها كمصدر بديل للطاقة التقليدية، بالإضافة إلى أنه تم استخدامها بعدة طرق أخرى منها.

شاهد أيضًا: بحث عن الأجهزة المستخدمة في رصد الفضاء والمجموعة الشمسية

• تم إطلاق القمر الصناعي إكسبلورر 6 التابع للولايات المتحدة الأمريكية من عام 1959م والذي كان يضم ألواح خشبية كبيرة على هيئة أجنحة. وبعد ذلك الوقت أصبحت الخلايا الشمسية ذات سمة شائعة في الأقمار الصناعية. والخلايا الشمسية كانت المصدر الرئيسي للطاقة منذ الستينات.
• تعدد التكنولوجيا التي تستخدم في الخلايا الشمسية الفضائية عن تلك المصنوعة من السيليكون التي تستخدم في الألواح الأرضية في التسعينات وذلك مع استخدام المركبات الفضائية مواد أشباه الموصلات.
• بعدها تم تعديل الخلايا الشمسية لتكون على هيئة تصاميم خفيفة الوزن ومرنة ولها كفاءة عالية.

ما هي الخلايا الشمسية

على الرغم من أن أنواع الخلايا الشمسية وأغراضها مختلفة إلا أنها متشابهة من حيث البنية الأساسية ألا وهي تقنية عملها. فالخلايا الشمسية عبارة عن نوع معين من الخلايا يعمل على تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية.

مبادئ عمل الخلايا الشمسية

• في البداية يدخل الضوء إلى الألواح الشمسية عن طريق طبقة ضوئية أو طبقة مضادة للانعكاس التي تعمل على تقليل فقدان الضوء عبر الانعكاس والتي تعمل على حجز ومنع الضوء الساقط على الخلية الشمسية عن طريق تعزيز انتقالها إلى طبقات تحويل الطاقة.
• لكن الطبقة المضادة للانعكاس تكون في الطبيعي عبارة عن أكسيد من السيليكون أو التيتانيوم.
• بعدها يتولد الجهد من خلال الخلايا الشمسية التي تم صناعتها من مواد أشباه موصلات معالجة مثل مادة السيليكون.
• ثم يتم استخدام الطبقات الثلاث لتحويل الطاقة أسفل الطبقة المضادة للانعكاس وهي طبقة الوصلة العلوية وطبقة الامتصاص التي تمثل أساس الجهاز وطبقة الوصلات الخلفية.
• وبسبب أن أغلب طاقة ضوء الشمس والضوء الاصطناعي تكون في النطاق المرئي للإشعاع الكهرومغناطيسي فيكون امتصاص الخلايا الشمسية فعال بشكل سريع في امتصاص الإشعاع في هذه الأطوال الموجية.
• عند سقوط الضوء على خلية شمسية فإن الإلكترونات التي توجد على طبقة الامتصاص يتم تحفيزها من حالة الطاقة المنخفضة إلى الحالة المثارة.
• وفي حالة عدم وجود الطبقات المكونة للوصلات فتكون الإلكترونات الحرة في حالة حركة عشوائية، لذا فإنه في حالة إضافة عدة طبقات لتشكيل وصلات يعمل على إنشاء حقل كهربائي مدمج الذي ينتج تنه تأثير كهروضوئي.
• المواد التي يتم استخدامها من أجل بناء طبقات مختلفة ومتنوعة من الخلايا الشمسية هي نفس المواد التي يتم استخدامها لإنتاج الترانزستور في الإلكترونيات ذات الحالة الصلبة وفي حالة الإلكترونيات الدقيقة.
• تشارك الخلايا الشمسية مع الأجهزة الإلكترونية الدقيقة في نفس التكنولوجيا الأساسية المستخدمة بها، أما في حالة تصنيع الخلايا الشمسية فإن الطاقة المنتجة تتناسب مع الطاقة المضيئة.

شاهد أيضًا: أنواع السخانات الشمسية ومميزاتها وعيوبها

أنواع الخلايا الشمسية

يوجد عدد من الخلايا الشمسية والتي سوف نقوم بتوضيحها في الفقرة التالية:

خلايا الألواح أحادية البلورة

يمتاز هذا النوع من الخلايا بأنه يكون على هيئة شرائح مقطوعة من قضبان السيلكون النقية المسحوبة ويتم محاذاة الخلية بأكملها في اتجاه واحد.

فلذا فأنه عندما تكون الشمس ساطعة عليها في الزاوية الصحيحة تكون الخلية فعالة بشكل جيد. وتعمل تلك الألواح بشكل أحسن مع وجود أشعة الشمس الساطعة عليها بشكل مباشر.

خلايا الألواح متعددة البلورة

تكون تلك الألواح عبارة عن مقاطع سيليكون ولكن تتشكل لتصبح على شكل كتل وتمتاز خلاياها الشمسية بأنها تتكون من أجزاء متعددو من البلورة النقية، ولأن البلورات الفردية لا تكون دائمًا في محاذاة مع بعضها البعض فهي ليست فعالة.

خلايا الألواح الهجينة

تمتاز خلاياها الشمسية بأنها ذات طبقة رقيقة غير متبلورة خلف الخلايا أحادية البلورة وتعتبر من أكثر الألواح فعالية.

عيوب استخدام الخلايا الشمسية

على الرغم من تعدد استخدام الخلايا الشمسية في السنوات الماضية إلا أن هذا لا يعني أنها خالية من العيوب. وفي تلك الأحيان تجرى الكثير من المحاولات للتغلب على هذه العيوب، ومن هذه العيوب:

• التكلفة: تكلفة شراء ألواح خلايا شمسية تكون مرتفعة نوعا ما.
  • وذلك يتضمن دفع ثمن الألواح الشمسية والعاكس والبطاريات والأسلاك والتراكيب.
• ظروف المناخ: بم أنه يصعب الحصول على الطاقة الشمسية في الأيام الملبدة والممطرة.
  • فإن كفاءة النظام الشمسي تحت ظروف مناخ مناسبة تكون قليلة.
  • وذلك لأن الألواح الشمسية تعتمد اعتمادًا كليًا على أشعة الشمس من أجل تجميع الطاقة الشمسية بشكل مباشر.
  • وبهذا فإنه يمكن ان يكون هناك تأثير بيّن وواضح على نظام الخلايا الشمسية في الأيام التي لا يوجد بها شمس.
• تخزين الطاقة الشمسية: إذا لم يتم استخدام الطاقة الشمسية فور تجميعها فإنه يمكن تخزينها في بطاريات كبيرة.
  • كما يمكن شحن تلك البطاريات في أنظمة طاقة شمسية خارج الشبكة في النهار.
  • وذلك لكي يتم استخدام الطاقة في الليل.
  • والذي يعتبر الحل الأمثل لاستخدام الطاقة الشمسية طول اليوم والذي يعيبه أنه مكلف جدًا.

أسعار الخلايا الشمسية

يوجد نوعان من الألواح الشمسية؛ الأولى تسمى ألواح أحادية التي يطلق عليها مونو.

وهي ألواح تعمل بكفاءة كبيرة في المناطق الباردة مقارنةً بالألواح متعددة الكريستالات أو التي تسمى بولي وهي تعمل بشكل جيد في المناطق الحارة.

ويعتبر هذا هو النوع الشهير في جميع الدول العربية بسبب درجات الحرارة المرتفعة.

كما أن تكلفته تكون أقل من نظيره الآخر وينتج اللوم الواحد حوالي 100 إلى 350 وات والألواح الأكثر استخدامًا هي 250 وات.

يتراوح سعر اللوح ذات 250 وات من البولي أو متعدد الكريستالات حوالي 130 دولار إلى 200 دولار.

وذلك حسب جودة وكفاءة المنتج وشروط الضمان واسم الشركة المنتجة.

كما أنه يمكن لأربع ألواح أن تنتج 1 كيلو وات وبالتالي يكون سعر الكيلو وات حوالي 520 دولار إلى 800 دولار أمريكي.

وقد انخفضت أسعار تجهيزات المولدات التي يتم استخدامها في إنتاج الطاقة الكهروضوئية لتصل إلى حوالي 6000 دولار أمريكي إلى 1500 دولار أمريكي.

شاهد أيضًا: بحث عن الطاقة الشمسية جاهز للطباعة