ما هي فكرة عمل الخلايا الشمية وكيفية تصنيعها؟

فنظراً للتلوث الكبير الذي يحصل في الآونة الأخيرة للبيئة المُحيطة بنا؛ وللآثار الخطيرة لهذا التلوث على حياة الإنسان على سطح الأرض؛ فقد بدأ البحث منذ زمنٍ عن مصادر بديلة للطاقة، تكون نظيفة وصديقة للبيئة. فما لا يخفى على أحد؛ الآثار المُضِرة لمصادر الوقود الحالية على البيئة، مثل الديزل والبنزين ومشتقات البترول الأخرى، وهذا ما دعى العلماء إلى استخدام المصادر الطبيعية لإنتاج الطاقة حِفاظاً على البيئة، ومن هذه المصادر والتي تتوفر على مدار الساعة؛ هي الطاقة الشمسية، فقد قام العلماء باختراع ما يُسمى بـ "الخلايا الشمسية"، وذلك لإنتاج الطاقة الكهربائية. يقوم مبدأ عمل الخلايا الشمسية على امتصاص أشعة الشمس وتحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية يمكن الإستفادة منها، وفي هذه الحالة تكون الشمس قد أدَّت دور المولِّدات الكهربائية. في كل يومٍ تُشرق فيه الشمس تُطلق طاقة كبيرة؛ تقوم الألواح الشمسية باستقطابها، ويحتوي كل لوح من ألواح الطاقة الشمسية على مجموعة من الصفوف، وكل صف يحتوي على خلايا شمسية، وكل خلية شمسية تكون مكوَّنة من مواد شبه موصلة وفي أغلب الأحيان تكون تحتوي على السيليكون، وعندما تستقبل هذه الخلايا الطاقة الشمسية؛ تبدأ في الحركة على نظام الطرد فتقوم بتشكيل حقل كهربائي، فتقوم الإلكترونات بالإنطلاق من هذه المادة وتتجمَّع على شكل طاقة كهربائية، ومنه تنتج كهرباء تكون (DC) وهي كهرباء يمكن إنتاجها كيميائياً مثل البطاريات؛ ولكن لا يمكن الإستفادة منها على وضعها الحالي في الأمور الحياتية اليومية، ولذلك يلزم محوِّل من نوع خاص يُسمى (Inverter) ليقوم بتحويل هذه الكهرباء من (DC) إلى (AC)، وهي الكهرباء المُستخدمة في حياتنا اليومية. تعتمد كمية الطاقة المُنتجة على حجم اللوح الشمسي وما يحتويه من خلايا شمسية، ففي الألواح الشمسية العادية، تكون القدرة الإنتاجية للوح الواحد في المتوسط 250 وات تقريباً، ويمكن أن تعرف القدرة الإنتاجية للوح الواحد من ورقة البيانات (Data Sheet) التي تكون مرفقة مع الألواح. وقد اتخذ هذا النوع من إنتاج الطاقة النظيفة من المصادر المتجدِّدة منحى كبيراً؛ وحصل على أهمية كبيرة عند كل الذين يهتمون بالبيئة وضرورة الحِفاظ عليها، فهي طاقة ليس لها أي آثار ضارة على البيئة؛ ويبلغ العمر الإنتاج للألواح الشمسية ما يُقارب الخمسة وعشرون (25) سنة، وهي مدة أكثر من كافية للحصول على الفوائد المرجوَّة من هذا النظام الرائع؛ كما أن تكلفته في الآونة الأخيرة باتت مقبولة وفي مُتناول الأيدي، ويمكن معرفة الجدوى الإقتصادية لتركيب هذا النظام عن طريق معرفة مدة الإسترداد له، فكلما قلَّت هذه المدة كان المشروع أجدى من الناحية المادية. بعد ما قمنا بالقاء نظرة او نبذة عن فكرة هذة الخلايا المسماة بالخلايا الشمسية الان سوف نعرفكم بكيفية صناعتها..
                                              "كيفية صناعة الخلايا الشمسية"
فمنذ اكتشاف الكهرباء وحتى وقتنا الحالي يعتبر الوقود الأحفوري هو الوسيلة الرئيسية لتوليد الطاقة الكهربائية فيعتبر معظم إنتاج الطاقة في العالم معتمداً بشكل رئيسي عليه، إلّا أن الوقود الأحفوري لا يعتبر من المصادر الدائمة لتوليد الطاقة الكهربائية فمن الممكن أن ينضب هذا المصدر في النهاية، هذا بالإضافة إلى المشاكل الأخرى التي يسببها توليد الطاقة الكهربائية بهذه الطريقة من مشاكل بيئية وتذبذبٍ في أسعار الطاقة وغلائها وهذا يرجع إلى التكلفة العالية في استخراج النفط ونقله وتوليد الطاقة باستخدامه وتغير سعره على الدوام، وبسبب ازدياد الوعي وفي الآونة الأخيرة أصبح الناس يدركون ضرورة التوجه إلى مصادر الطاقة النظيفة والدائمة لتوليد الطاقة الكهربائية كطاقة الرياح والطاقة الشمسية وغيرها من أنواع الطاقة المختلفة فأصبح العديد من الناس في الآونة الأخيرة يسمعون بمصطلحات وطرق عدة كالألواح أو الخلايا الشمسية والتي يتم عن طريقها توليد الطاقة الكهربائية باستخدام الطاقة الشمسية، وقد ازداد التوجه إلى هذا النوع من الطاقة في العديد من مناطق العالم فأصبحو يقومون ببناء حقول كاملة من الخلايا الشمسية من أجل توليد طاق كهربائية تكفي مدينة بأسرها، وبسبب هذا التوجه المتزايد يعتبر أنّه من الجيد معرفة طريقة عمل مثل هذه الألواح وكيفية تصنيعها. من ماذا يتم صنع الخلايا الشمسية ويتم تصنيع الخلايا الشمسية في الأساس من مادة السيليكون ولا يتم استخدام مادة السيليكون لأنها عبارة عن أفضل أشباه الموصلات لاستخدامها في صناعة الخلايا الشمسية إلّا أنّها تعتبر من المواد المتوافرة في الطبيعية بشكل كبير ولثمنها المعقول ولأسباب أخرى، وتبدأ عملية تصنيع الخلايا الشمسية بالسيليكون الشديد النقاوة ثم وبعد ذلك يتم تسخين هذا السيليكون إلى درجة الانصهار ويتم إضافة عنصر البورون إليه لتكوين شبه الموصل الموجب (P-type semiconductor) والذي يحمل الشحنة الموجبة، ويتم بعد ذلك نشكيلها على شكل كتل باستخدام الصب أو طرق ومن ثم يتم تقطيع هذه الكتل إلى شرائح رقيقة باستخدام المناشير السلكية ومن ثم تنظيفها وبعد ذلك يتم وضع هذه الألواح في أفران نشر للفسفور بحيث يتم نثر مادة الفسفور على جوانب الرقاقات لتكوين طبقة من أشباه الموصلات السالبة (N-type semiconductors) ومن ثم يتم رش هذه الرقاقات بطبقات متعددة من المواد الكيميائية لتقليل انعكاسية أشعة الشمس على الخلية كما تقوم بعض الشركات المصنعة قبل ذلك بجعل سطح الرقاقة أكثر خشونة من أجل تقليل النعكاس وزيادة المساحة التي تسقط عليها الأشعة، ومن ثم يتم طبع موصلات كهربائية على الجزء السالب من الرقاقة ودهن ظهر الرقاقة بمادة الألمنيوم ومن ثم يتم اخبار الرقاقات وتجميعها في مصانع أخرى على شكل ألواح شمسية ووضع طبقات زجاجية خاصة لحماية الرقاقات وزيادة القدرة الامتصاصية للرقاقات وتقليل الانعكاس لها.
فهل تعرف ما هي الألواح المستخدمة وكيفية تصنيعها أيضا سوف نعطيكم نبذة مختصرة عن كيفية صناعة هذة الألواح.
                                           "كيفية صناعة ألواح الطاقة الشمسية"
فمن ناحية نظام الألواح الشمسية سوف يبقى للأبد أفضل وسيلة للتخلص من فواتير الكهرباء باهظة الثمن، وأسعار الخلايا الشمسية بإنخفاض من عام إلى آخر، ومن الممكن أن دفع 10.00$ على مدار عشر سنوات لتركيب وتجهيز الألواح الشمسية في منزلك، ولكن سيكون من الأفضل وأكثر كفاءة أن تصنع ألواحك الشمسية الخاصة في المنزل. لنواجه الأمر، نحن ما زلنا نعيش تحت صدمة عام 2008، ونحن ما زلنا نعيش أوقات مضطربة عندمها نحسب ألف حسابٍ قبل أن نأخد قرشا واحداً من البنك وقبل أن نوقع على العقد، وقد تسبب إنعدام الإستقرار المالي بظهور حس توفير ذكي لؤلئك الذين تعلموا كيف يحفظون ممتلكاتهم ومن ضمن تلك الممتلكات الطاقة. نحن نعيش حرباً الآن، حربٌ للحصول على الطاقة، والفائز دائما هو الذي يدفع أقل للحصول على الطاقة شهربا بعد شهر، وأول شيئ نستخدمه في الدفاع عن هذه الطاقة هي بناء ألواح شمسية خاصة بك. ربما تكون قد سمعت عن انهيار سولاندرا (شركة لتصنيع الألواح الشمسية)، وفكرت بأن تكون مستقلاً عن الجميع، وتسائلت لمرة واحد في حياتك لماذا لا يكون لي ألواح شمسية خاصة بي موضوعة أعلى المنزل تكفي طوال العمر ولست بحاجة لشرائها؟
صناعة ألواح الطاقة الشمسية أحصل على خلايا شمسية رخيصة من الإنترنت: هناك الكثير من الأنواع التي تستطيع شرائها منها الصينية التي توفر تنائج جيدة وسعرها ممتاز ولكن ليست مضمونة، وهناك اليابانية التي توفر أداء جيد وسعر جيد وضمان جيد، وهناك الأمريكية التي لديها أفضل أداء وأغلى الأسعار والأكثر ضمانة. عليك شراء ما يتناسب مع ميزانيتك. أحصل على الأدوات: بعد الحصول على الخلية الشمسية قم بتوفير المعدّات، الحديد، أداة لحام، مذيب للدهون، منشار ولوح خشبي ونظارات حماية، ملتيميتر لقياس الجهد والتردد وبالطبع قلم رصاص ومسطرة. ارسم نظام الألواح الشمسية بعناية: ضع الخلايا الشمسية على اللوح الخشبي وارسم خطوط خطوط متباعدة بعناية. وصّل أسلاك اللوح الشمسي: بعدما خطّطت لوضع الخلايا الشمسية فوق اللوح الخشبي، إبدأ بلحم الأسلاك مع الخلية الشمسية، ثم الحم الخلايا مع بعضها البعض، بشكل متسلسل وعليك أن تراعي أن تلحم الجزء السالب مع الجزء الموجب، قم بلحم الخلايا لتحصل على جهد كهربي بمقدار 12 أو 24، إحذر من الزيادة لكي لا تتسبب بقتل نفسك، وضع الخلايا الشمسية فوق اللوح واجعله قابل للتغيير في حال تلفت لوحة من اللوحات فبإمكانك تغييرها. قبل أن تضع الخلايا في أماكنها تأكد من فتح ثغرات للأسلاك كلّ على حدة، قم بجعل الأسلاك طويلة ثم قم بربطها على التوازي السالب مع السالب والموجب مع الموجب ليتم زيادة التيار. جرّب اللوح: قد بأخذ اللوح إلى الخارج وقم بفحص الجهد الكهربي وفحص إذا ما كان هناك تماس كهربي أم لا واحرص على أن يكون المقياس على جهاز القياس 108Wفي 12v هذا يعني 9 أمبير. بإمكانك الآن أن تفعل ما تشاء بالكهرباء الناتجة كشحن بطارية سيارتك أو شحن أي بطارية تحتاجها وبإمكانك أيضا تشغل جميع الأدوات التي تعمل على تردد DC في المنزل.