كيفية صنع الطاقة الشمسية سنشرح لكم متابعينا من خلال عرض كيفية صنع الطاقة الشمسية وكل ما يتعلق بالطاقة الشمسية في هذه السطور التالية.
مفهوم الطاقة الشمسية
الطاقة الشمسية هي الضوء والحرارة المنبعثان من الشمس والتي سخرها الإنسان لصالحه منذ العصور القديمة باستخدام مجموعة من التقنيات المتطورة باستمرار. تشمل تقنيات تسخير الطاقة الشمسية استخدام الطاقة الحرارية للشمس سواء للتدفئة المباشرة أو ضمن عملية تحويل ميكانيكي للحركة أو الطاقة الكهربائية، أو لتوليد الكهرباء من خلال الظواهر الكهروضوئية باستخدام الألواح الكهروضوئية، بالإضافة إلى التصاميم المعمارية التي تعتمد على استغلالها طاقة شمسية. هذه هي التقنيات التي يمكن أن تساهم بشكل كبير. في حل بعض المشاكل الأكثر إلحاحا في العالم اليوم.
تأتي معظم الطاقة المتجددة المتوفرة على الأرض من الإشعاع الشمسي بالإضافة إلى مصادر الطاقة الثانوية، مثل طاقة الرياح وطاقة الأمواج والطاقة الكهرومائية والكتلة الحيوية. ومن المهم هنا أن نذكر أنه لا يتم استخدام سوى جزء صغير من الطاقة الشمسية المتوفرة في حياتنا. يتم توليد الطاقة الكهربائية من الطاقة الشمسية عن طريق المحركات الحرارية أو العاكسات الضوئية. وبمجرد تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية، فإن براعة الإنسان فقط هي التي يمكنها التحكم في استخداماتها. وتشمل التطبيقات التي يتم عملها باستخدام الطاقة الشمسية أنظمة التدفئة والتبريد أثناء التصميمات المعمارية التي تعتمد على استغلال الطاقة الشمسية، ومياه الشرب أثناء التقطير والتطهير، واستغلال ضوء النهار، وتسخين المياه، والطهي بالطاقة الشمسية، ودرجات الحرارة المرتفعة للأغراض الصناعية.
الخلايا الشمسية
تعمل الخلية الشمسية على تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية اعتماداً على ظاهرة تسمى التأثير الكهروضوئي. تصنع الخلايا الشمسية غالبا من بلورات السيليكون شبه الموصلة، ويضاف إليها بعض الشوائب مثل الفسفور لتحسين قدرتها على توصيل الضوء. الكهرباء، وعندما تسقط أشعة الشمس على بلورات السيليكون فإنها تمتصها. وهذا يحفز الإلكترونات، المرتبطة ببعضها البعض بروابط تساهمية، على التحرر والبدء في التحرك بشكل عشوائي داخل بلورة السيليكون، مما يولد تيارًا كهربائيًا. أشهر أنواع الخلايا الشمسية هي:
– الخلايا الشمسية أحادية البلورية: وهي مصنوعة من السيليكون النقي، وهي أكثر أنواع الخلايا الشمسية كفاءة في تحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كهربائية. تصل كفاءته إلى 20%، ويستمر لفترة أطول من الأنواع الأخرى. ومع ذلك، فهو يعتبر باهظ الثمن.
الخلايا الشمسية متعددة البلورات: وهي أول الخلايا الشمسية التي تم تصنيعها عام 1981م. وهي مصنوعة من بلورات السيليكون الأقل نقاءً من تلك المستخدمة في صنع الخلايا الشمسية أحادية البلورية، لذا فهي أقل كفاءة. وتتراوح كفاءته بين 13-16%، كما أنه أقل تكلفة.
رقائق الخلايا الشمسية: وهي خلايا شمسية مصنوعة من عدة طبقات من الرقائق، وتتراوح كفاءتها بين 7-13%، ويمكن تصنيفها إلى عدة أنواع حسب المادة المستخدمة في تصنيعها، منها: السيليكون غير المتبلور، وتيلوريد الكادميوم، سيلينيد، النحاس، الإنديوم، والجاليوم.
كيفية صنع الألواح الشمسية
يمكن تصنيع الألواح الشمسية باتباع الخطوات التالية:
– شراء الخلايا الشمسية: عند شراء الخلايا الشمسية يجب مراعاة شراء خلايا ذات كفاءة عالية وتكلفة منخفضة (يفضل استخدام الخلايا الشمسية متعددة البلورات)، ويتم اختيار عدد الخلايا الشمسية حسب كمية الطاقة التي سيتم إنتاجها.
تحضير لوح من المادة العازلة: يمكنك اختيار لوح من الخشب أو البلاستيك أو الزجاج بحجم مناسب لعدد وترتيب الخلايا الشمسية، مع ترك مسافة كافية من الأطراف لتوصيل الأسلاك الكهربائية. يعتبر اللوح الخشبي هو الخيار الأفضل لأنه يمكن حفر الثقوب فيه بسهولة لتمرير الأسلاك الكهربائية.
– قياس وقطع أسلاك التوصيل: يظهر على الخلية الشمسية عدد من الخطوط القصيرة التي تمتد على طول عرض الخلية الشمسية، وخطين طويلين يمتدان على طول الخلية الشمسية. لقطع أسلاك التوصيل (بالإنجليزية: Tabbing Wire)، ستحتاج كل خلية شمسية إلى سلكين؛ طول كل واحد منهما ضعف طول الخطين الطويلين الموجودين في منتصف الخلية الشمسية.
– لحام أسلاك التوصيل: يتم لحام سلكي التوصيل بالجزء الخلفي من الخلية الشمسية باستخدام مسدس لحام، ويتكرر هذا الأمر لجميع الخلايا الشمسية. ويجب الحرص على أن يكون السلكان على طول الخطين الطويلين اللذين يظهران على الجانب الأمامي للخلية الشمسية.
– تركيب الخلايا الشمسية: يتم تثبيت الخلايا على اللوحة العازلة باستخدام غراء يوضع في منتصف الجانب الخلفي للخلايا، ويتم الضغط قليلاً لتثبيتها على اللوحة. ثم يجب عليك التأكد من أن طرفي أسلاك التوصيل من كل خلية ظاهران، وأن الأسلاك يمكن نقلها بسهولة. يفضل ترتيب الخلايا الشمسية في صفوف قليلة. ومن ناحية أخرى يمكن زيادة عدد الخلايا في كل صف، مع مراعاة أن تكون صفوف الخلايا مثبتة في اتجاهين متعاكسين، بحيث يكون سلك التوصيل للصف الأول مرئيا. من جهة، ويظهر على الجانب المقابل في الصف التالي، وهكذا، مع الحرص على ترك مساحة فارغة على حواف اللوحة.
توصيل الخلايا الشمسية ببعضها البعض: يتم توصيل سلك التوصيل الموجود في نهاية إحدى الخلايا بمقدمة الخلية التالية، ويتكرر ذلك في كل مرة، ويتم لحام أسلاك الخلية الأولى بأسلاك الخلية الثانية.
قم بتمديد سلكي التوصيل الملحومين بالخلية الشمسية الأولى من الصف الأول، ولحامهما بسلك ناقل عام، وكرر ذلك في الخلية الأولى من الصف الثاني.
– مد سلكي التوصيل في نهاية الصف الأول من الخلايا، والسلكين في بداية الصف الثاني من الخلايا، ولحام الأسلاك الأربعة باستخدام سلك توصيل عام.
قم بتوصيل بقية الصفوف بنفس الطريقة باستخدام أسلاك توصيل عالمية طويلة حتى تصل إلى النهاية. ثم يتم استخدام سلك توصيل عالمي قصير، مثل السلك الذي تم استخدامه في الخلية الأولى من الصف الأول. يمثل سلك التوصيل العام المتصل بالخلية الأولى من الصف الأول القطب الموجب للوحة الخلايا الشمسية. يمثل سلك الموصل العالمي المتصل بالخلية الأخيرة من الصف الأخير القطب السالب للوحة الخلية. الشمسية.
– بناء صندوق من الخشب المضغوط لوضع الخلايا الشمسية فيه ويفضل طلاء الصندوق بألوان عاكسة حتى يبقى الصندوق باردا. تعمل الخلايا بشكل أفضل عندما تكون باردة، كما أن طلاء الصندوق يساعد على حمايتها من العوامل الخارجية ويطيل عمرها. بعد ذلك، يتم وضع الخلايا الشمسية داخل الصندوق باتجاه الأعلى.
-وصل سلك التوصيل العالمي، الذي يمثل القطب السالب، إلى الدايود، أو الدايود (بالإنجليزية: Diode) بتيار أكبر من الذي تنتجه الألواح الشمسية، وتأمينه بالقليل من السيليكون.
قم بتوصيل سلك أسود بالدايود، وقم بتوصيله على الجانب الآخر بمجموعة أطراف مثبتة على جانب الصندوق، وقم بتوصيل الجانب المقابل لمجموعة الأطراف بالقطب الموجب للوحة الخلايا الشمسية.
قم بتوصيل اللوحة الشمسية بجهاز التحكم بالشحن، مع الحرص على توصيل الأطراف السالبة والموجبة بشكل صحيح، وتوصيل الأسلاك من مجموعة أطراف التوصيل بجهاز التحكم بالشحن. يفضل استخدام أسلاك ذات رموز ملونة لتتبع الشحنات.
– قم بتوصيل وحدة التحكم بالشحن بالبطاريات المناسبة لحجم لوحة الخلايا الشمسية وفقًا لتعليمات الشركة المصنعة.
– بعد توصيل البطاريات وشحنها من الألواح الشمسية، يمكن تشغيل الأجهزة الإلكترونية باستخدام البطاريات.
أغلق الصندوق بإحكام باستخدام لوح مناسب من الزجاج الصناعي، وتأكد من إغلاق الفجوات لمنع تسرب الماء إلى الصندوق.
– تركيب الألواح الشمسية بالطريقة المناسبة، ويمكن اختيار عدة طرق منها: تركيب الألواح على عربة بحيث يمكن تعديل اتجاه اللوحة حسب اتجاه الشمس لزيادة كمية الطاقة الشمسية التي يمكن يتم الحصول عليها خلال النهار، أو تركيب الألواح على سطح المنزل، على أن تكون زاوية السقف مناسبة. يكون اتجاه الشمس على الأقل في وقت الذروة، وهو عادة الظهر، أو يمكن تركيب الألواح على قاعدة جهاز استقبال الأقمار الصناعية، ويمكن برمجتها لتتحرك مع حركة الشمس.