كيفية صناعة ألواح الطاقة الشمسية يدويا والمواد اللازمة ، الألواح الشمسية عبارة عن ألواح يمكن استخدامها في عمليات توليد الكهرباء باستخدام ضوء الشمس.
لهذا السبب سوف نوضح لك كيفية صناعة ألواح الطاقة الشمسية يدويا والمواد اللازمة، وأنواع الخلايا الشمسية.
مكونات ألواح الطاقة الشمسية
تتكون الخلية الشمسية من المكونات التالية وحسب الترتيب الآتي:
- طبقة من الزجاج غير العاكس للأشعة الشمسية.
- وطبقة من الأسلاك النحاسية الموصلة للكهرباء وتسمى بالكاثود.
- طبقة من بلورات السيلكون سالبة الشحنة مضاف إليها عنصر الفسفور.
- وطبقة من بلورات السيليكون موجبة الشحنة مليئة بالثقوب مضاف إليها عنصر البورون.
- طبقة من الأسلاك النحاسية الموصلة للكهرباء وتسمى بالآنود.
- يجد الإشارة أن عنصر السيليكون من أهم العناصر التي تعمل على توليد الطاقة الكهربائية.
قد يعجبك ايضا أفضل ألواح الطاقة الشمسية في العالم ومواصفات كل نوع منها
كيفية تصنيع خلايا الطاقة الشمسية
تتكوّن الألواح الشمسية من شبيهات الموصلات الكهربائيّة، وعادة ما يستخدم السيلكون في تكوينها ثمّ تُصمم بعدّة تصميمات. وتختلف هذه التصميمات باختلاف أماكن توجد الألواح الشمسيّة المكوّنة لها، فبعض الألواح الشمسيّة تعتمد على تصميمات مخصّصة لامتصاص أشعة الشمس الواصلة إلى سطح الأرض وغلافه الجويّ، بينما يصمّم البعض الآخر منها لامتصاص الأشعة الشمسيّة في الفضاء الخارجيّ.
صنع الأقطاب السالبة والموجبة للألواح الشمسية
تبدأ صناعة الألواح الشمسية من الموصل النقيّ المكوّن لها وهو السيلكون المتعدد الكريستال، ويعرف أيضاً باسم السيلكون البلوري أو فئة السيلكون الشمسية، ويلجأ الخبراء إلى تصنيع هذه النوعية من خلال رفع درجة حرارة السيلكون إلى حدّ الانصهار، ثمّ يضاف البورون إلى السيلكون المنصهر للحصول على القطب الموجب المكوّن للوح الشمسيّ، ثمّ يبدأ بعد ذلك عملية تشكيل سبائك السيلكون وذلك من خلال عملية يطلق عليها اسم زراعة سبائك السليكون، ويكون ذلك إمّا بتثبيت بذرة كريستال في المادّة المنصهرة أو من خلال صبّها في قوالب خاصّة، ثمّ تبدأ مرحلة تقطيع سبائك السيلكون إلى شرائح رفيعة بالاستعانة بمناشير الأسلاك ثمّ تنظيف سطوحها، وبعد ذلك يتمّ توزيع الفسفور على أسطح الرقائق وذلك عبر تركه في أفران مخصّصة لنشر الفسفور، ويساعد ذلك على تشكيل الأقطاب السالبة المكوّنة للألواح الشمسيّة حول سطحها الخارجيّ.
طلاء الألواح الشمسية ووصلها معا
تطلى الأسطح الخارجية للسبائك بمادّة مخفّفة من انعكاس الأشعة الشمسية عن السبائك السيلكونية. وذلك للحدّ من خسارة الأشعة الشمسية المنعكسة عنها وامتصاص أكبر قدر منها، ثم تطبع موصلات كهرباء على المنطقة العلوية للجانب السالب من الألواح الشمسية، كما ترسب موادّ موصلة مصنعة من الألمنيوم على الجانب الموجب من الألواح الشمسية، وفي النهاية تخضع كلّ سبيكة من السبائك الشمسية الناتجة للاختبار للتأكّد من جودتها، ثمّ توصل مع بعضها البعض لتشكيل الألواح الشمسية.
شاهد ايضا دراسة جدوى مشروع الطاقة الشمسية 2021
صنع خلية شمسية في البيت
يُمكن صُنع خلية شمسية بسيطة عن طريق اتباع الطريقة التالية:
طلاء الصفائح الزجاجية
- تحضير صفيحتين زجاجيتين متساويتي الحجم، كتلك التي تستخدم كأغطية لشرائح المجهر، و كذلك تنظيفها باستخدام الكحول وبعد الانتهاء حملها فقط من الجوانب والأطراف.
- اختبار أسطح الصفائح للتأكُد من قابليتها للتوصيل، ويتم ذلك باستخدام الأميتر لقياس التيار الكهربائي. وبعد الانتهاء ومعرفة أي الأسطح موصلة يتم وضعها جنباً إلى جنب، بحيث تكون إحدى الجوانب الموصلة للأعلى والثانية للأسفل.
- وضع شريط لاصق على الصفائح، وذلِكَ لتثبيتها للخطوة التالية.
- وضع محلول ثاني أكسيد التيتانيوم على الصفائح، بحيث توضع قطرتين منهُ على الجانب الموصل العلوي، ثمّ ينشر بالتساوي على سطحها.
- إزالة الشريط اللاصق وفصل الصفائح، والتعامل معها كل صفيحة على حدا.
- تحضير طبق عميق مملوء بصبغة، ويمكن صنع الصبغة من توت العليق أو عصير الرمان، و كذلك تغطيس الصفيحة المطلية بثاني أكسيد التيتانيوم في الصبغة لمدّة 10 دقائق بحيث يكون الجانب المطلي للأسفل، وفي هذه الأثناء تنظيف الصفيحة الثانية بالكحول.
- إعادة اختبار الصفيحة النظيفة للعثور على الجانب الموصل منها، ووضع علامة الجمع على الجانب الذي لا يوصل، ووضع طبقة رقيقة من الكربون على الجانب الموصل منها.
- إخراج الصفيحة المغطى بثاني أكسيد التيتانيوم من الصبغة، وشطفها مرتين أولاً بالماء منزوع الأيونات ثمّ مع الكحول، وتجفيفه بعدها باستخدام قطعة قماش نظيفة.
تجميع الخلايا الشمسية
- وضع الصفيحة المغطى بالكربون على الصفيحة المغطى بثانى أكسيد التيتانيوم حتّى تتلامس الأسطح. ويجب إزاحة الصفائح قليلاً بحوالي 5 ملليمتر من الأطراف، ويمكن استخدام مشبك على الحواف للتثبيت.
- وضع قطرتين من محلول اليود على السطح المكشوف، وتركه حتى يغطي الصفائح بشكلٍ كامل، ومن الأفضل إزاحة المشبك قليلاً حتى يصل إلى كل مكان.
- مسح الكمية الزائدة من المحلول عن الأسطح المكشوفة من الصفائح.
تنشيط واختبار الخلايا الشمسية
- ربط الكماشة المستدقة بالأسطح المكشوفة على جوانب الخلية الشمسية.
- توصيل السلك الأسود لجهاز الأميتر لقياس التيار الكهربائي بالمشبك المتصل بالسطح المكشوف من ثاني أكسيد التيتانيوم. وتعد هذه الصفيحة القطب السالب في الخلية الشمسية.
- توصيل السلك الأحمر لجهاز الأميتر لقياس التيار الكهربائي بالمشبك المتصل بطبقة الكربون المكشوفة، و كذلك تعد هذه الصفيحة القطب الموجب للخلية الشمسية.
- وضع الخلية الشمسية بالقُرب من إحدى مصادر الضوء بحيث يكون القُطب السالب مواجهاً لها.
- قياس التيار والجهد الناجم عن الخلية الشمسية باستخدام جهاز الأميتر، و كذلك تطبيق هذهِ الخطوة قبل تعريض الخلية الشمسية للضوء وبعدها.
مشروع الطاقة الشمسية في المنزل
كيف يمكنكم الحصول على الطاقة من الشمس:
- ستتمكن من الحصول على الطاقة بشكل مجاني وذلك من خلال يمكن تحويل الإشعاع الشمسي مباشرة إلى كهرباء بواسطة الخلايا الشمسية (الخلايا الضوئية).
- في مثل هذه الخلايا يتم توليد جهد كهربائي صغير عندما يصطدم الضوء بالتقاطع بين معدن وأشباه الموصلات (مثل السيليكون) أو التقاطع بين اثنين من أشباه الموصلات المختلفة.
- الطاقة التي تولدها خلية كهروضوئية واحدة عادة ما تكون حوالي 2 واط فقط.
- من خلال توصيل أعداد كبيرة من الخلايا الفردية معًا، كما هو الحال في صفائف الألواح الشمسية. يمكن توليد مئات أو حتى آلاف الكيلوواط من الطاقة الكهربائية في محطة كهربائية تعمل بالطاقة الشمسية أو في مجموعة منزلية كبيرة.
- تبلغ كفاءة الطاقة لمعظم الخلايا الكهروضوئية الحالية حوالي 15 إلى 20 في المائة فقط. وبما أن شدة الإشعاع الشمسي منخفضة في البداية، فإن التجمعات الكبيرة والمكلفة لهذه الخلايا مطلوبة لإنتاج كميات معتدلة من الطاقة.
تابع مشروع الطاقة الشمسية في المنزل
- على الرغم من أن توليد الكهرباء باستخدام الألواح الشمسية قد يكون منطقيًا لمعظم الناس. لا يزال هناك الكثير من الالتباس العام حول كيفية تأثير الشبكة في عملية الطاقة الشمسية المنزلية.
- سيحتوي أي منزل متصل بالشبكة الكهربائية على شيء يسمى عداد المرافق الذي يستخدمه مزود الطاقة الخاص بك لقياس وتزويد منزلك بالطاقة.
- عندما تقوم بتثبيت الألواح الشمسية على سطح منزلك أو على حامل أرضي في الممتلكات الخاصة بك. يتم توصيلها في النهاية بمقياس المرافق في منزلك.
- يمكن بالفعل الوصول إلى إنتاج نظامك الشمسي وقياسه بواسطة هذا العداد.
- يمكنك إرسال الطاقة إلى الشبكة عندما يكون نظامك الشمسي مفرط الإنتاج (مثل أثناء النهار في أشهر الصيف المشمسة) في مقابل أرصدة على فاتورة الكهرباء.
- بعد ذلك خلال ساعات انخفاض إنتاج الكهرباء (مثل الليل أو الأيام الملبدة بالغيوم). يمكنك استخدام أرصدة لسحب طاقة إضافية من الشبكة وتلبية الطلب على الكهرباء في منزلك.
- يوفر صافي القياس حلاً تخزينًا مجانيًا لأصحاب العقارات الذين يستخدمون الطاقة الشمسية. مما يجعل الطاقة الشمسية حل طاقة الكل في واحد.
يمكنك الاطلاع على كيف تعمل الطاقة الشمسية
