كل ما تريد معرفته عن الخلايا الشمسية - الجزء الأول

إن إستخدام مصادر الطاقة المتجددة قد إزداد في السنوات الأخيرة بشكل مطرد، سواء كانت تلك الطاقة المستمدة من الموارد الطبيعية "المتجددة" أو الطاقة التى لا تنفد "الطاقة المستدامة" مثل إستخدام طاقة الرياح والطاقة الكهرومائية من إندفاع الأنهار عبر السدود وطاقة المد والجزر وطاقة الأمواج وطاقة الرياح وطاقة حرارة الأرض والطاقة الشمسية والوقود النووي.

حيث أن إنخفاض مخزون الوقود الأحفوري مثل الفحم والبترول والغاز الطبيعي هو الذي أدي إلي الإهتمام بهذه الموارد في الأساس، ولكن مع الوقت قد بدأت الدول النامية أيضا في الإهتمام بمصادر الطاقة المتجددة، سواء كان السبب هو ترشيد الموارد الطبيعية التى تمتلكها مثل البترول والغاز الطبيعي أو للإستفادة من الظروف الطبيعية الموجودة في تلك البلدان في توليد طاقة نظيفة لا تلوث البيئة وسنحاول في هذا المقال التركيز على أكثر تلك الطاقات المتجددة وهي الطاقة الشمسية.

الطاقة الشمسية:
لقد وهبنا الله الشمس منذ ملايين السنين ليس فقط لتشع نورها وتضئ نهارنا، بل لنستفيد منها بأكثر من صورة مختلفة سواء كانت طريقة طبيعية أو صناعية.

أولا - الطريقة الطبيعية:
وهي مساعدة كل الكائنات الحية من خلال تدفئة الجو والمحيطات واليابسة وتوليد الرياح وضمان إستمرار حلقة توليد المياه من خلال تبخر المياه والأمطار والتقليل من تكون الثلوج كما أنها تساهم في إبقاء حياة البشر من خلال الحيوانات التى تتغذي على النباتات التى تنمو على عملية البناء الضوئي الخاصة التى بدورها كذلك تمتص غاز ثاني أكسيد الكربون وتخرج غاز الأكسجين الضروري للحياة على كوكب الأرض.

ثانيا - الطريقة الصناعية:
عن طريق إستخدام الطاقة الشمسية سواء بشكل مباشر بالإعتماد على الخلايا الشمسية، أو بشكل غير مباشر عن طريق تركيز أشعة الشمس، وسنركز في حديثنا القادم هنا على الطريقة المباشرة.

ما هي الخلايا الشمسية Solar Panels ؟
هي عبارة عن لوحات داكنة اللون تقوم بإمتصاص الفوتونات الساقطة من أشعة الشمس وتحويلها إلي طاقة كهربائية مستمرة (DC) وتسمي أحيانا بالخلاية الكهروضوئية (photovoltaics (PV والتي تعتمد على أشباه الموصلات التى تقوم بعمل التأثير الكهروضوئي حيث أن هناك العديد من المواد الحالية المستخدمة لهذا الغرض مثل السليكون الأحادي والثنائي والسليكون الغير متبلور وتيلورايد الكادميوم ... إلخ، وتلك الطاقة المتولدة يتم تخزينها في بطاريات مختلفة السعة بحيث يمكن إستخدامها إثناء فترة زوال الشمس.

وقد تم إكتشاف ظاهرة الـ photovoltaic لأول مرة في عام 1839 من قبل الفيزيائي الفرنسي ألكسندر إدموند بيكريل عندما لاحظ أنه في حالة تعرض قطب كهربائي إلي الضوء بحيث يكون مغموس في محلول موصل فإنه ينتج تيارا كهربائيا.

وفي عام 1941 تمكن المخترع الأمريكي روسل أوهل من تقديم الخلية الشمسية في شكلها الحديث – ولكن بكفاءة قليلة – حيث أدي إكتشافه لوصلة PN المعروفة بإسم P-N junction إلي المساهمة في إبتكار الترانزستور بعد حوالي 30 عاما من هذا التاريخ ,ولكن كان الإستخدام العملي الأول لهذه الخلايا هو تشغيل الأقمار الصناعية والمركبات الفضائية.

المصدر - المصدر 2 - المصدر 3 - المصدر 4