خلال ساعات النهار ، تدخل تيارات من الطاقة الشمسية إلى سطح الكوكب. لقد اكتشف العلماء والمهندسون منذ فترة طويلة كيفية استخدامه. يمكن للألواح الشمسية تحويل طاقة ضوء النهار. لا تزال فعاليتها بعيدة عن المثالية ، لكنها ستزداد بمرور الوقت بفضل عمل المتخصصين.
تعليمات
الخطوة 1
يعتمد عمل الخلية الشمسية على الخصائص الفيزيائية لخلايا أشباه الموصلات. تقوم فوتونات الضوء بإخراج الإلكترونات من نصف القطر الخارجي للذرات. في هذه الحالة ، يتم تكوين عدد كبير من الإلكترونات الحرة. إذا أغلقت الدائرة الآن ، فسوف يتدفق تيار كهربائي خلالها. ومع ذلك ، فهو أصغر من أن يقتصر على استخدام خلية ضوئية واحدة أو اثنتين.
الخطوة 2
عادة ، يتم دمج المكونات الفردية في نظام لتشكيل بطارية. يتم استخدام العديد من هذه البطاريات لتشكيل وحدات. كلما زاد عدد الخلايا الشمسية المرتبطة ببعضها البعض ، زادت كفاءة النظام التقني. يعد موضع البطارية الشمسية بالنسبة إلى التدفق الضوئي مهمًا أيضًا. تعتمد كمية الطاقة بشكل مباشر على الزاوية التي تسقط فيها أشعة الشمس على الخلايا الضوئية.
الخطوه 3
معامل الأداء (COP) هو أحد خصائص الأداء الرئيسية للخلية الشمسية. يتم تعريفه على أنه نتيجة قسمة طاقة الطاقة المستلمة على قوة التدفق الضوئي الذي يقع على سطح عمل البطارية. حتى الآن ، تتراوح كفاءة الخلايا الشمسية المستخدمة عمليًا من 10 إلى 25 بالمائة.
الخطوة 4
في خريف عام 2013 ، كانت هناك تقارير في الصحافة تفيد بأن المهندسين الألمان تمكنوا من إنشاء خلية ضوئية تجريبية ، وكفاءتها تقترب من 45 ٪. لتحقيق مثل هذا الأداء المذهل لمصفوفة شمسية قياسية ، كان على المصممين استخدام تخطيط الخلية الكهروضوئية المكون من أربعة طوابق. هذا جعل من الممكن زيادة العدد الإجمالي لتقاطعات أشباه الموصلات المفيدة.
الخطوة الخامسة
حسب الخبراء أنه سيكون من الممكن في المستقبل تحقيق معدلات كفاءة أعلى تصل إلى 85٪. ما سبب تأخر البطارية الحالي عن خصائص التصميم؟ يتم تفسير الفرق بين الأرقام الحقيقية والمؤشرات الممكنة من الناحية النظرية من خلال خصائص المواد المستخدمة في صنع البطاريات. عادة ما تكون الألواح مصنوعة من السيليكون ، والذي يمكنه فقط امتصاص الأشعة تحت الحمراء. لكن طاقة الأشعة فوق البنفسجية لا تُستخدم أبدًا.
الخطوة 6
تتمثل إحدى طرق تحسين كفاءة الخلايا الشمسية في استخدام الهياكل متعددة الطبقات. تتضمن هذه الوحدة عدة طبقات رقيقة مصنوعة من مواد غير متشابهة. في هذه الحالة ، يتم اختيار المواد بحيث تتوافق الطبقات من وجهة نظر امتصاص الطاقة. من الناحية النظرية ، يمكن أن توفر هذه "الكعكات" متعددة الطبقات كفاءة تصل إلى 90٪ تقريبًا.
الخطوة 7
الاتجاه الواعد الآخر للتطور هو استخدام الألواح المصنوعة من بلورات السيليكون الأحادية. لسوء الحظ ، لا تزال هذه المادة أغلى بكثير من نظائرها من الكريستالات. وبالتالي ، من أجل زيادة كفاءة الخلايا الشمسية ، من الضروري جعل التصميم أكثر تكلفة ، مما يزيد من فترة الاسترداد.
