كيف تنتج الألواح الشمسية الكهرباء؟

تستخدم الألواح الشمسية الخلايا الكهروضوئية لإنتاج الكهرباء ، وفقًا لوزارة الطاقة الأمريكية. على عكس الوقود الأحفوري ، فإن الطاقة الشمسية هي مصدر طاقة متجدد بلا حدود. في نهاية المطاف ، سيتم استنفاد الوقود الأحفوري ، وهو مصدر للطاقة غير المتجددة ، وسيتعين على العالم أن يتجه نحو مصادر الطاقة المتجددة مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح. مع تطور تقنيات الطاقة الشمسية الجديدة ، تتناقص تكاليف الألواح الشمسية بينما تزداد كفاءتها. الألواح الشمسية قادرة على تحويل ضوء الشمس مباشرة إلى طاقة كهربائية.

عندما تضرب فوتونات من الشمس خلية كهروضوئية ، يتم إطلاق الإلكترونات من الخلية الكهروضوئية ، وفقًا لوزارة الطاقة الأمريكية. تنتقل هذه الإلكترونات نحو سطح الخلية الكهروضوئية مما يخلق عدم توازن في الشحنة بين السطح الخلفي والأمامي للخلية. ينتج عن ذلك جهد محتمل مشابه للأطراف المتقابلة للبطارية. إذا تم توصيل هذين السطحين عن طريق حمولة خارجية مثل الجهاز ، يتم إنشاء الكهرباء.

يمكن أن يتراوح حجم الخلايا الفولتية المفردة من 0.5 إلى 4 بوصات ، وفقًا لوزارة الطاقة الأمريكية.

أحد عيوب استخدام الألواح الشمسية لإنتاج الكهرباء هو أن كمية ضوء الشمس التي تصل إلى سطح الأرض ليست ثابتة ، وفقًا لوزارة الطاقة الأمريكية. تعتمد كمية الطاقة التي يتم توصيلها إلى سطح الأرض من الشمس على الوقت من السنة والوقت من اليوم والظروف الجوية. يصعب تخزين الطاقة الشمسية ، مما يمثل تحديًا آخر. عيب آخر هو أنه يجب بناء مساحات كبيرة من الألواح الشمسية لتجميع أي كمية كبيرة من الطاقة.

من مزايا استخدام الألواح الشمسية لإنتاج الكهرباء أن المولدات الميكانيكية الضخمة ليست ضرورية لإنتاج الكهرباء ، وفقًا لوزارة الطاقة الأمريكية. عند استخدام الوقود الأحفوري ، هناك حاجة إلى مولدات كبيرة. من السهل أيضًا تثبيت أنظمة الألواح الشمسية بسرعة ويمكن أن تختلف في الحجم. تتمثل الفائدة الرئيسية لاستخدام الألواح الشمسية لإنتاج الكهرباء في إنتاج الطاقة دون إطلاق انبعاثات كربونية.

تم تطوير الأنظمة الكهروضوئية الأولى في عام 1954 من قبل باحثين في Bell Telephone ، وفقًا لوزارة الطاقة الأمريكية. ابتداءً من أواخر الخمسينيات من القرن الماضي ، تم استخدام الخلايا الكهروضوئية لتشغيل أقمار ناسا الفضائية. بعد فترة وجيزة ، تم استخدام الخلايا الكهروضوئية لتشغيل العناصر الصغيرة مثل الساعات والآلات الحاسبة.

كمية الطاقة الشمسية التي تسقط على الأرض في ساعة واحدة أكبر من كمية الطاقة التي يستهلكها الإنسان في عام كامل ، وفقًا لموقع Pnas.org.