اقرأ في هذا المقال
بشكل عام تأتي الطاقة الشمسية مع خلال الشمس، وتُستخدم الألواح الشمسية المعروفة أيضاً باسم الألواح الكهروضوئية لتحويل الضوء من الشمس والذي قد يتكون من جزيئات طاقة تسمى “الفوتونات” إلى كهرباء يمكن استخدامها لتشغيل الأحمال الكهربائية، ويمكن استخدام الألواح الشمسية لمجموعة متنوعة من التطبيقات بما في ذلك أنظمة الطاقة عن بعد ومعدات الاتصالات السلكية واللاسلكية والاستشعار عن بعد، وبالطبع أيضاً لإنتاج الكهرباء من خلال: أنظمة الطاقة الشمسية السكنية والتجارية.
ما هي الألواح الشمسية؟
هي عبارة عن مجموعة من الخلايا الشمسية أو الكهروضوئية التي يتم استخدامها لامتصاص أشعة الشمس لتوليد الكهرباء من خلال عملية التأثير الكهروضوئي، ويتم ترتيب هذه الخلايا في نمط يشبه الشبكة على سطح الألواح الشمسية، وبالتالي يمكن وصفها أيضاً بأنها مجموعة من الوحدات الكهروضوئية المركبة على هيكل يدعمها.
تاريخ الألواح الشمسية:
يعود تطوير الطاقة الشمسية إلى أكثر من 100 عام، وفي الأيام الأولى تم استخدام الطاقة الشمسية بشكل أساسي لإنتاج البخار والذي قد يمكن استخدامه لتشغيل الآلات، ولكن لم يكن الأمر كذلك حتى اكتشاف التأثير الكهروضوئي بواسطة: إدموند بيكريل (فيزيائي فرنسي)، وقال بيكريل أن التأثير الكهروضوئي من شأنه أن يسمح بتحويل ضوء الشمس إلى طاقة كهربائية شمسية، وبعد ذلك أدى اكتشاف بيكريل إلى اختراع تشارلز فريتس (مخترع أمريكي) لأول خلية شمسية أصلية في عام 1893، والتي قد تكونت من خلال طلاء صفائح من السيلينيوم بطبقة رقيقة من الذهب، ومن هذه البداية المتواضعة ظهر الجهاز الذي نعرفه اليوم باسم الألواح الشمسية.
واليوم تُستخدم الألواح الشمسية لتشغيل مجموعة متنوعة من التطبيقات، فعلى سبيل المثال قد تستخدم الألواح الشمسية على شكل خلايا شمسية في الآلات الحاسبة والساعات والحقائب وما إلى ذلك، كما يتم أيضاً استخدامها لتوفير الطاقة لمنازل ومباني تجارية بأكملها.
كيف تعمل الألواح الشمسية؟
تجمع الألواح الشمسية طاقة متجددة نظيفة من خلال ضوء الشمس، وهذه الألواح تعمل على تحويل الضوء من الشمس إلى كهرباء يمكن استخدامه بعد ذلك: لتوفير الطاقة للأحمال الكهربائية، وعادةً تتكون الألواح الشمسية من عدة خلايا شمسية فردية تتكون بدورها من مجموعة طبقات من السيليكون والفوسفور (الذي يوفر الشحنة السالبة) والبورون (الذي يوفر الشحنة الموجبة).
وبعد ذلك تمتص الألواح الشمسية الفوتونات وبذلك يبدأ تياراً كهربائياً، وتسمح الطاقة الناتجة المتولدة من الفوتونات التي قد تضرب سطح اللوحة الشمسية بإخراج العديد من الإلكترونات من مداراتها الذرية وإطلاقها في المجال الكهربائي الذي تولده الخلايا الشمسية التي تسحب هذه الإلكترونات الحرة إلى تيار اتجاهي، وعادةً تُعرف هذه العملية بأكملها بالتأثير الكهروضوئي.
فوائد الألواح الشمسية
تعتبر استخدام الألواح الشمسية بأنها طريقة عملية للغاية لإنتاج الكهرباء للعديد من التطبيقات، فعلى سبيل المثال يكمن أهمية استخدام الألواح الشمسية في العديد من المناطق الخارجة عن الشبكة، والخروج عن الشبكة يعني: العيش في مكان لا تخدمه شبكة المرافق الكهربائية الرئيسية، وبهذا تستفيد بعض المنازل والشركات بشكل جيد من أنظمة الطاقة الشمسية، كما أنه لم يعد من الضروري دفع رسوم ضخمة لتركيب أعمدة الكهرباء والكابلات من أقرب نقطة وصول للشبكة الرئيسية، وأيضاً من المحتمل أن يكون النظام الكهربائي الشمسي أقل تكلفة، وهو يوفر الطاقة لما يزيد عن ثلاثة عقود إذا تمت صيانته بشكل صحيح.
إلى جانب حقيقة أن الألواح الشمسية تجعل من الممكن العيش خارج الشبكة ربما تكون أكبر فائدة يمكن أن نستمتع بها من استخدام الطاقة الشمسية هي أنها حقاً مصدر نظيف ومتجدد للطاقة، ومع ظهور قضية تغير المناخ العالمية أصبح من الأهمية أن نفعل كل ما في وسعنا لتقليل الضغط على غلافنا الجوي من خلال التقليل فعلاً من انبعاث غازات الدفيئة، كما لا تحتوي الألواح الشمسية على أجزاء متحركة، مما قد تتطلب القليل من الصيانة، كما إنها مبنية بشكل متين وتستمر لعقود عندما يتم صيانتها بشكل جيد.
وأخيراً وليس آخراً من أهم فوائد الألواح الشمسية أنه بمجرد أن يدفع النظام تكاليف التركيب الأولية، فإن الكهرباء التي ينتجها لبقية عمر النظام والتي يمكن أن تصل إلى حوالي من 15 إلى 20 سنة اعتماداً على جودة النظام فهو مجاني تماماً، وبالنسبة لمالكي نظام الطاقة الشمسية المربوط بالشبكة فقد تبدأ الفوائد من اللحظة التي يأتي فيها النظام، مما قد يؤدي إلى القضاء على فواتير الكهرباء الشهرية، وهذا هو أفضل جزء، حيث يكسب مالك النظام في الواقع دخلاً إضافياً من شركة الكهرباء.
