كيفية تنحيف الخلايا الشمسية

ضوء الشمس هو أحد العوامل الضرورية لنمو وحياة كل الأشياء. يبدو أنه لا ينضب. ولذلك أصبحت الطاقة الشمسية مصدر الطاقة "المستقبلي" الأكثر تفاؤلاً بعد طاقة الرياح والطاقة المائية. سبب إضافة بادئة "المستقبل" هو أن الطاقة الشمسية لا تزال في مهدها. وعلى الرغم من أن موارد الطاقة الشمسية تتمتع بالعديد من المزايا، إلا أن صناعة الطاقة الشمسية المحلية كانت تعاني من فائض بسبب ضعف قدرات تحويل الطاقة وعدم كفاية استخدام الموارد.

ربما يمكن إرجاع تطور الطاقة الشمسية إلى منتصف القرن التاسع عشر. وفي ذلك الوقت، فإن اختراع استخدام الطاقة البخارية لتوليد الطاقة الكهربائية جعل الناس يدركون أن الطاقة الحرارية والطاقة الكهربائية يمكن تحويلهما إلى بعضهما البعض، والطاقة الشمسية هي المصدر الأكثر مباشرة لتوليد الطاقة الحرارية. حتى الآن، ربما تكون الألواح الشمسية هي الأكثر استخدامًا على نطاق واسع في السوق المدنية. يمكنها امتصاص ضوء الشمس وتحويل طاقة الإشعاع الشمسي بشكل مباشر أو غير مباشر إلى طاقة كهربائية من خلال التأثير الكهروضوئي أو التأثير الكيميائي الضوئي.

تستخدم معظم المنتجات الإلكترونية الذكية اليوم بطاريات الليثيوم القابلة لإعادة الشحن. وخاصة الأجهزة الإلكترونية المحمولة، لأنها خفيفة الوزن ومحمولة ولها العديد من وظائف التطبيق، ولا يقتصر المستخدمون على الظروف البيئية أثناء الاستخدام، ووقت التشغيل طويل. ولذلك أصبحت بطاريات الليثيوم هي الاختيار الأكثر شيوعًا على الرغم من ضعف عمر البطارية.

بالمقارنة مع بطاريات الليثيوم، فإن أحد عيوب الخلايا الشمسية واضح، وهو أنه لا يمكن فصلها عن ضوء الشمس. تتم مزامنة تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية مع ضوء الشمس في الوقت الحقيقي. لذلك، بالنسبة للطاقة الشمسية، لا يمكن استخدامها إلا أثناء النهار أو حتى في الأيام المشمسة فقط. ومع ذلك، على عكس بطاريات الليثيوم، طالما أنها مشحونة بالكامل، يمكن تحريرها تمامًا من قيود الوقت والبيئة ويمكن استخدامها بمرونة.

صعوبات في "التقليص"الخلايا الشمسية

ونظرًا لأن الخلايا الشمسية نفسها لا تستطيع تخزين الطاقة الكهربائية، وهو ما يعد خطأً كبيرًا جدًا بالنسبة للتطبيقات العملية، فقد توصل الباحثون إلى فكرة استخدام الخلايا الشمسية جنبًا إلى جنب مع البطاريات ذات السعة الكبيرة جدًا. بطاريات الرصاص الحمضية هي النوع الأكثر استخدامًا لنظام إمداد الطاقة الشمسية. فئة البطارية ذات السعة الكبيرة. إن الجمع بين المنتجين يجعل الخلية الشمسية الكبيرة بالفعل تصبح أكثر "كبيرة". إذا كنت تريد تطبيقه على الأجهزة المحمولة، فيجب عليك أولاً إجراء عملية "تقليص الحجم".

ونظرًا لأن معدل تحويل الطاقة ليس مرتفعًا، فإن مساحة ضوء الشمس للخلايا الشمسية عادة ما تكون كبيرة، وهي أول صعوبة فنية كبيرة تواجهها في رحلة "تقليص حجمها". ويبلغ الحد الحالي لمعدل تحويل الطاقة الشمسية حوالي 24%. بالمقارنة مع إنتاج الألواح الشمسية الباهظة الثمن، ما لم يتم استخدامها على مساحة كبيرة، فسيتم تقليل فعاليتها بشكل كبير، ناهيك عن استخدامها في الأجهزة المحمولة.

ونظرًا لأن معدل تحويل الطاقة ليس مرتفعًا، فإن مساحة ضوء الشمس للخلايا الشمسية تكون عادةً أكبر.

كيفية "تنحيف" الخلايا الشمسية؟

يعد الجمع بين الخلايا الشمسية وبطاريات الليثيوم القابلة لإعادة التدوير أحد اتجاهات البحث والتطوير الحالية للباحثين العلميين، كما أنه وسيلة فعالة لتعبئة الخلايا الشمسية. المنتج المحمول للخلايا الشمسية الأكثر شيوعًا هو بنك الطاقة. من خلال تحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كهربائية وتخزينها في بطارية الليثيوم المدمجة، يمكن لبنك الطاقة الشمسية شحن الهواتف المحمولة والكاميرات الرقمية والأجهزة اللوحية وغيرها من المنتجات، وهي موفرة للطاقة وصديقة للبيئة.

تنقسم الخلايا الشمسية التي يمكنها تحقيق التصنيع حقًا إلى فئتين: الفئة الأولى هي خلايا السيليكون البلورية، بما في ذلك خلايا السيليكون متعدد البلورات وخلايا السيليكون أحادية البلورية، والتي تمثل أكثر من 80٪ من حصة السوق؛ والفئة الثانية هي الخلايا الرقيقة، والتي تنقسم إلى خلايا سيليكون غير متبلورة، وهي عملية بسيطة ومنخفضة التكلفة، ولكن كفاءتها منخفضة وهناك علامات التراجع.

يبلغ سمك الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة بضعة ملليمترات فقط ويمكن ثنيها وطيها. يمكنهم أيضًا استخدام مجموعة متنوعة من المواد المختلفة كمواد أساسية. ويمكن توصيلها مباشرة ببطاريات الليثيوم للشحن، مما يعني أنه يمكن تطوير الخلايا الشمسية إلى شواحن جديدة صديقة للبيئة. لا يزال الأمر ممكنًا جدًا. علاوة على ذلك، يمكن تقديم هذا النوع من الشواحن بأشكال مختلفة، مما يجعله أكثر ملاءمة للحمل. على سبيل المثال، يمكن أن يؤدي تعليقها على حقيبة مدرسية أو ملابس إلى شحن هاتف محمول، كما يمكن حل مشكلة عمر البطارية بسهولة.

يعتقد العديد من المطورين الآن أن بطاريات الليثيوم المصنوعة من الجرافين تمثل إنجازًا مهمًا في حل مشكلة عمر بطارية الأجهزة الإلكترونية المحمولة. إذا كان من الممكن تحسين معدل تحويل الخلايا الشمسية لكل وحدة مساحة بشكل فعال، فإن الشكل الرائع لشحن الأجهزة المحمولة في أي وقت وفي أي مكان سيصبح مصدر الطاقة المستقبلي. الطريقة المثالية لتطبيق الأسئلة.

ملخص: الطاقة الشمسية هي هدية الطبيعة الأكثر سخاء، ولكن استخدام الطاقة الشمسية لا يحظى بشعبية كبيرة بعد. ولا تزال هناك مشاكل تتعلق بالتكلفة العالية وانخفاض كفاءة التحويل في استخدام الطاقة الشمسية لتوليد الكهرباء. فقط من خلال زيادة معدل تحويل الطاقة الشمسية لكل وحدة مساحة بشكل فعال، يمكننا استخدام الطاقة بشكل فعال وتحقيق انتقال مثالي من الطاقة الشمسية إلى الطاقة الكهربائية. بحلول ذلك الوقت، لن تكون حركة الخلايا الشمسية مشكلة.