فكرة عمل الخلايا الشمسية

نظراً 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 واط 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 وفائدة 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) عاماً، 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.