كيف تعمل الخلايا الشمسية لإضاءة الشوارع من الغسق إلى الفجر

إن أصغر جزء في اللوحة الشمسية هو الخلية دائمًا. وبالتالي، فإن هذا يعني ببساطة أن الخلايا الشمسية تشكل اللوحة الشمسية. لكن السؤال هو كيف تعمل الخلية الشمسية أو اللوحة؟ إن الإجابة على هذا السؤال ستؤدي مباشرة إلى إجابة حول العمل الداخلي لإضاءة الشوارع بالطاقة الشمسية من الغسق إلى الفجر. ستتمكن من رؤية وتقدير الابتكار المتمثل في مصابيح الشوارع بالطاقة الشمسية. إذن كيف تعمل الخلايا الشمسية خلف الكواليس لتوليد الطاقة الشمسية والإضاءة في الشوارع التي نستمتع بها؟

فهم الخلايا الشمسية وكيفية عملها

أول شيء يجب أن تعرفه هو أن الألواح الشمسية تتكون من عدة وحدات تشكل الكل الجماعي. غالبًا ما يشار إلى هذه الوحدات باسم الخلايا الكهروضوئية. ببساطة، فهي الخلايا الشمسية. تعتبر هذه الخلايا الشمسية السبب والمصدر الرئيسي الذي يتم من خلاله تحويل ضوء الشمس إلى أشكال أخرى مختلفة من الطاقة.

تنتج الخلايا الشمسية التي تتكون منها الألواح الشمسية طاقتها من خلال مرور جزيئات ضوء الشمس إلى ضوء الفجر المعروف باسم الفوتونات عبر خلاياها. وعندما تمر هذه الجزيئات عبر الخلايا، فإن التأثيرات المترتبة على ذلك تتمثل في إجبار الإلكترونات الموجودة على التحرر من الذرات الموجودة التي لم تعد تسيطر عليها. ومن الجدير بالذكر أيضًا أن الخلايا الشمسية يمكن تقسيمها إلى أجزاء مختلفة.

تقسيم الخلايا الشمسية

تنقسم الخلايا الشمسية إلى قسمين. وقد شبه العديد من الأشخاص تقسيماتها بشريحتين من الخبز أو ربط شطيرة معًا. والآن فإن هذين القسمين اللذين تم ذكرهما مصنوعان إلى حد كبير من السيليكون وهو مادة ماهرة في شبه الموصلات. وستكون هذه المادة مشابهة جدًا للعديد من المواد التي يمكن العثور عليها في مجال الإلكترونيات الدقيقة.

تبدأ عملية عمل الخلايا الشمسية عندما تكتسب هذه الخلايا مجالاً كهربائياً بطبيعته. والآن يتبنى هذا المجال الكهربائي العديد من سمات المجال المغناطيسي. ومن بينها النقطة التي تجتذب الأطراف المتقابلة دائماً. وبالنسبة للخلايا الشمسية، فإن هذا المجال يتلخص في إطلاق الشحنات السالبة والموجبة.

إن تحقيق ذلك متروك لمصنعي الخلايا الشمسية. يقوم معظمهم بخلط الطرفين بمواد متقابلة مختلفة بهدف إنشاء شحنة موجبة وشحنة سالبة. ومن أهم المواد التي يمكن إضافتها الفوسفور والبورون. يجب إضافتهما إلى الشريحتين لأن كل منهما سيخلق الشحنات الموجبة والسالبة المطلوبة. وبصرف النظر عن هذه الشحنات التي يتم إنشاؤها، فإن إضافة هذه المواد من شأنها أن تؤدي إلى وجود مجال كهربائي في منتصف كل من الشريحتين.

النتيجة هي أن الفوتون الذي تحدثنا عنه سابقًا سيحرر إلكترونًا في الخلية الشمسية. وبمجرد أن يتحرر الإلكترون، فإن المجال الكهربائي الذي تم إنشاؤه سيتخلص بسرعة من الإلكترون عن طريق دفعه للخارج عبر المجال الكهربائي الذي تم إنشاؤه.

مواد أخرى مفيدة

الآن، في حين أن البورون والفوسفور ضروريان لضمان تكوين الشحنات الموجبة والسالبة، فإن هذا لا يعني بأي حال من الأحوال أنهما المادة الوحيدة المستخدمة. المواد الأخرى على الرغم من أنها ليست مسؤولة عن تكوين الشحنات، إلا أنها مسؤولة عن العملية المطلوبة لتحويل الطاقة التي يتم الحصول عليها إلى طاقة قابلة للاستخدام.

وللمساعدة في هذه العملية، لابد أن تحتوي الخلية الشمسية على صفائح معدنية موصلة للكهرباء. وتتمثل مهمة هذه الصفائح في التأكد من تجميع الإلكترونات التي يتم دفعها للخارج بأمان. وبمجرد تجميع هذه الإلكترونات، يتم نقلها بعد ذلك إلى الأسلاك. وبمجرد نقل الإلكترونات إلى الأسلاك أو الكابلات، تصبح النتيجة أن الإلكترون يصبح مثل أي وسيلة أخرى للكهرباء لدينا اليوم. أليس هذا مدهشًا؟

الألواح الشمسية فائقة الرقة

مع استمرار المزيد من الابتكارات في دفع صناعة إنارة الشوارع بالطاقة الشمسية إلى الأمام، توصل الباحثون إلى اكتشاف أو اختراع جديد يتعلق بالألواح أو الخلايا الشمسية. لقد اكتشفوا خلايا شمسية وصفوها بأنها نسخ رقيقة للغاية. تستمد هذه الخلايا اسمها من حجمها ووزنها. يبلغ وزن إحدى هذه الخلايا الشمسية حوالي 1.3 بوصة وسمكها. وعادة ما يتم حسابها بالميكرون. بعبارة أخرى، هذا يعني أن الخلايا الشمسية هنا أخف من ورق A4 الذي من المحتمل أن تراه في المكاتب اليوم. لا يمكن وصفها بأنها أخف وزنًا فحسب، بل يُرى أيضًا أنها أخف وزنًا بمقدار 20 مرة! هذا أمر لا يصدق.

يُعتقد أن الخلايا الشمسية فوق البنفسجية لديها القدرة على البقاء لفترة من الوقت على الفقاعات التي تتشكل باستخدام الصابون. وذلك بسبب طبيعتها الرقيقة وخفتها.

تكنولوجيا الطاقة الشمسية المماثلة

بصرف النظر عن الخلايا الشمسية، هناك أشكال أخرى من تكنولوجيا الطاقة الشمسية التي تستخدم طرقًا مماثلة. بعضها يشمل CSP المعروف أيضًا باسم الطاقة الشمسية المركزة. ومع ذلك، هناك شيء واحد مشابه بين جميع التقنيات. إنهم جميعًا يسعون إلى جمع الطاقة اللازمة من الشمس وتحويلها إلى حرارة أو كهرباء. إن مصابيح الشوارع الشمسية ليست سوى واحدة من الصناعات العديدة التي أحدثت فيها الطاقة الشمسية والكهرباء ضجة.

إنارة الشوارع بالطاقة الشمسية من الغسق حتى الفجر: الخاتمة

إذا كان هناك شيء واحد يمكن أن يثير الإعجاب، فهو عمل الخلايا الشمسية. غالبًا ما تتم مقارنتها بالخلايا الموجودة في جسم الإنسان، فإن العمل الذي يتم القيام به لإنشاء ضوء الشارع الشمسي من الغسق إلى الفجر مذهل، على أقل تقدير. إذا كنت تتطلع إلى الحصول على مصابيح الشوارع الشمسية الخاصة بك، فعليك على الأرجح التحقق من النماذج التي تصنعها إضاءة ديلمع المعرفة الصحيحة بجميع أنواع الخلايا الشمسية وكيفية مساعدتها في إضاءة الشوارع بالطاقة الشمسية، يجب أن يكون لديك الأساس المناسب للمضي قدمًا وتعلم المزيد عن الطاقة الشمسية وامتدادًا لذلك، إضاءة الشوارع بالطاقة الشمسية.

قد ترغب في الاطلاع على مقالتنا حول عرض تقديمي عن إنارة الشوارع بالطاقة الشمسية: المكونات وأهميتها.