איך להרזות תאים סולאריים

אור השמש הוא אחד הגורמים הנחוצים לצמיחה וחיים של כל הדברים. נראה שזה בלתי נדלה. לכן, אנרגיה סולארית הפכה למקור האנרגיה ה"עתידי" האופטימי ביותר אחרי אנרגיית הרוח ואנרגיית המים. הסיבה להוספת הקידומת "עתיד" היא שאנרגיה סולארית עדיין בחיתוליה. ולמרות שלמשאבי אנרגיה סולארית יתרונות רבים, תעשיית האנרגיה הסולארית המקומית הייתה בעודף עקב יכולות המרת אנרגיה חלשות וניצול לא מספק של משאבים.

את התפתחותה של אנרגיית השמש ניתן כנראה לעקוב עד אמצע המאה ה-19. באותה תקופה, ההמצאה של שימוש בכוח קיטור להפקת אנרגיה חשמלית גרמה לאנשים להבין שניתן להמיר אנרגיה תרמית ואנרגיה חשמלית זה לזה, ואנרגיה סולארית היא המקור הישיר ביותר לייצור אנרגיה תרמית. עד כה, פאנלים סולאריים הם כנראה הפאנלים הנפוצים ביותר בשוק האזרחי. הם יכולים לספוג אור שמש ולהמיר אנרגיית קרינת שמש באופן ישיר או עקיף לאנרגיה חשמלית באמצעות האפקט הפוטואלקטרי או האפקט הפוטוכימי.

רוב המוצרים האלקטרוניים החכמים של ימינו משתמשים בסוללות ליתיום נטענות. במיוחד מכשירים אלקטרוניים ניידים, מכיוון שהם קלים, ניידים ובעלי פונקציות יישומים רבות, המשתמשים אינם מוגבלים על ידי תנאי הסביבה במהלך השימוש, וזמן הפעולה ארוך. לכן, סוללות ליתיום הפכו לבחירה הנפוצה ביותר למרות חולשות חיי הסוללה שלהן.

בהשוואה לסוללות ליתיום, אחד החסרונות של תאים סולאריים ברור, כלומר, לא ניתן להפריד אותם מאור השמש. ההמרה של אנרגיית השמש לאנרגיה חשמלית מסונכרנת עם אור השמש בזמן אמת. לכן, עבור אנרגיה סולארית, ניתן להשתמש בה רק במהלך היום או אפילו רק בימי שמש. עם זאת, בניגוד לסוללות ליתיום, כל עוד הן טעונות במלואן, ניתן להשתחרר לחלוטין ממגבלות הזמן והסביבה וניתן להשתמש בהן בצורה גמישה.

קשיים ב"צמצום"תאים סולאריים

מכיוון שתאים סולאריים עצמם אינם יכולים לאגור אנרגיה חשמלית, שהיא באג גדול מאוד ליישומים מעשיים, החוקרים העלו את הרעיון להשתמש בתאים סולאריים בשילוב עם סוללות בעלות קיבולת גדולה במיוחד. סוללות עופרת הן הסוג הנפוץ ביותר של מערכת אספקת חשמל סולארית. סוללה בעלת קיבולת גדולה. השילוב של שני המוצרים גורם לתא הסולארי הגדול ממילא להיות "גדול" עוד יותר. אם ברצונכם ליישם אותה על מכשירים ניידים, תחילה עליכם לעבור תהליך של "הקטנה".

מכיוון ששיעור המרת האנרגיה אינו גבוה, שטח אור השמש של תאים סולאריים הוא בדרך כלל גדול, וזה הקושי הטכני הגדול הראשון שעמו מתמודד במסע ה"צמצום" שלהם. הגבול הנוכחי של שיעור המרת אנרגיה סולארית הוא כ-24%. בהשוואה לייצור פאנלים סולאריים יקרים, אלא אם כן נעשה בו שימוש על שטח גדול, הפרקטיות שלו תפחת מאוד, שלא לדבר על שימוש במכשירים ניידים.

מכיוון ששיעור המרת האנרגיה אינו גבוה, שטח אור השמש של תאים סולאריים בדרך כלל גדול יותר.

איך "להרזות" תאים סולאריים?

שילוב תאים סולאריים עם סוללות ליתיום הניתנות למחזור הוא אחד מכיווני המחקר והפיתוח העדכניים של חוקרים מדעיים, והוא גם דרך יעילה לגיוס תאים סולאריים. המוצר הנייד ביותר של תאים סולאריים הוא בנק החשמל. על ידי המרת אנרגיית האור לאנרגיה חשמלית ואגירתה בסוללת הליתיום המובנית, בנק החשמל הסולארי יכול להטעין טלפונים ניידים, מצלמות דיגיטליות, טאבלטים ומוצרים אחרים, דבר שהוא גם חסכוני באנרגיה וגם ידידותי לסביבה.

תאים סולאריים שבאמת יכולים להשיג תיעוש מתחלקים בעיקר לשתי קטגוריות: הקטגוריה הראשונה היא תאי סיליקון גבישי, לרבות תאי סיליקון רב גבישי ותאי סיליקון חד גבישי, המהווים יותר מ-80% מנתח השוק; הקטגוריה השנייה היא תאי סרט דק, המחולקים עוד יותר לתאי סיליקון אמורפיים בעלי תהליך פשוט ועלות נמוכה, אך היעילות שלהם נמוכה ויש סימני ירידה.

תאים סולריים בסרט דק הם בעובי של כמה מילימטרים בלבד וניתן לכופף אותם ולקפלם. הם יכולים גם להשתמש במגוון חומרים שונים כחומרי מצע. ניתן לחבר אותם ישירות לסוללות ליתיום לצורך טעינה, מה שאומר שניתן לפתח תאים סולאריים למטענים חדשים ידידותיים לסביבה. זה עדיין אפשרי מאוד. יתר על כן, סוג זה של מטען יכול להיות מוצג בצורות שונות, מה שהופך אותו נוח יותר לנשיאה. למשל, תלייה על תיק בית ספר או בגדים יכולה להטעין טלפון נייד, ובעיית חיי הסוללה נפתרת בקלות.

מפתחים רבים מאמינים כיום שסוללות ליתיום עשויות גרפן מהוות פריצת דרך חשובה בפתרון בעיית חיי הסוללה של מכשירים אלקטרוניים ניידים. אם ניתן לשפר ביעילות את שיעור ההמרה של תאים סולאריים ליחידת שטח, אז הצורה המגניבה של טעינה ניידת בכל זמן ובכל מקום תהפוך למקור האנרגיה העתידי. דרך מושלמת ליישם שאלות.

תקציר: אנרגיה סולארית היא המתנה הנדיבה ביותר של הטבע, אך השימוש באנרגיה סולארית עדיין אינו פופולרי במיוחד. יש עדיין בעיות עם עלות גבוהה ויעילות המרה נמוכה בשימוש באנרגיה סולארית לייצור חשמל. רק על ידי הגדלת קצב ההמרה של אנרגיית השמש ליחידת שטח ביעילות נוכל לנצל ביעילות את האנרגיה ולהשיג מעבר מושלם מאנרגיה סולארית לאנרגיה חשמלית. עד אז, הניידות של תאים סולאריים כבר לא תהיה בעיה.