الشمس مصدر الضوء و الحرارة على الأرض و تعتبر أهم مصادر الحياة على الأرض و هى تجري في مدار محدد بدقة , حيث تدور الأرض حولها في مواقيت محددة بدقة يتم من خلالها حساب الزمن سواء خلال اليوم او خلال العام و الفصول و المظاهر الجغرافية و المناخية المرتبطة بها , و مع تطور التكنولوجيا لم تعد فائدة الشمس فقط الضوء و الحرارة و المساعدة في العمليات الطبيعية بل إستطاع الإنسان الإستفادة من تجميع الطاقة الشمسية و تحويلها الى كهرباء يستفيد بها في مجالات متنوعة و تعتبر الطاقة المستخرجة من الشمس من أفضل أنواع الطاقة من حيث الإستمرارية و النظافة فهي طاقة صديقة للبيئة .
فوائد و إستخدامات الطاقة الشمسية .
تم استخدام الطاقة الشمسية منذ العصور القديمة .
في البداية، كانت الاستخدامات والفوائد المتعلقة بالشمس بسيطة، حيث كانت تستخدم لتجفيف المحاصيل وتدفئة المنازل .
في مجال العلوم، قام أرشميدس بحرق أسطول الرومان عن طريق تركيز أشعة الشمس على سفن الأسطول، وذلك باستخدام مجموعة كبيرة من الدروع المعدنية .
كانت نساء الكهنة في عصر البابليين يستخدمن آية ذهبية مصقولة لتركيز الأشعة وإشعال النار .
استخدم العديد من العلماء الطاقة الشمسية في صهر المواد والطهي وتوليد البخار وعملية تقطير المياه وتسخين المياه .
– تم إنشاء أول محطة لتوليد الطاقة الشمسية في مصر قبل قرن من الزمان، حيث تم استخدام الطاقة في الري، ومنذ ذلك الحين تم تطوير استخدامات الطاقة الشمسية وخلايا الطاقة الشمسية على مر السنين .
تحويل الطاقة الشمسية .
يتم تحويل الطاقة الشمسية الى نوعين : –
1- طاقة كهربائية .
2- طاقة حرارية .
اليوم، يتحدث الناس عن تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية، ويعتمد هذا التحويل على آلية التحويل الكهروضوئي. في هذه الآلية، يتم تحويل شعاع الضوء إلى طاقة كهربائية باستخدام الخلايا الشمسية الكهروضوئية. وتستخدم هذه الخلايا مجموعة من المواد التي تتمتع بهذه الخاصية، وهي مواد أشباه الموصلات مثل السيليكون والجرمانيوم. تم اكتشاف هذه الظاهرة في نهاية القرن التاسع عشر، عندما اكتشف العلماء أن شعاع الضوء يحرر الإلكترونات في بعض أنواع المعادن، ويعمل الضوء الأزرق بهذه الخاصية بشكل أكبر من الضوء الأصفر
الخلايا الكهروضوئية لتوليد لكهرباء .
الخلايا الكهروضوئية تتكون من طبقتين من أشباه النواقل او أشباه الموصلات غالبًا تكون من السيلكون أحدهما إيجابي و الثانية سلبي و بينهما وصلة فاصل و يغطي الخلية غطاء زجاجي و تتميز هذه الخلية بأنها قطعة واحدة , لا تستهلك طاقة و لا تلوث البيئة , و ذات عمر طويل , و لا تحتاج الى الكثير من الصيانة .
طريقة عمل الخلايا الشمسية
تتكون الخلية من شريحة رقيقة من السيليكون، وهي السيليكون السالب. وتحتوي هذه الشريحة على إلكترونات حرة في المدار الخارجي. يوجد حول هذا المدار الحر إطار سيليكون موجب، يحتوي هذا الإطار على فجوات موجبة. وعندما يسقط الضوء على الشريحة، يكتسب الإلكترون طاقة زائدة ما يدفع الإلكترون إلى التحرك، مما يؤدي إلى الإخلال بالتوازن بين الشريحتين الموجبة والسالبة. فيؤدي هذا الاختلال إلى حدوث ما يعرف بفرق الجهد ويؤدي ذلك إلى سريان التيار الكهربائي .
إستخدام الطاقة المولدة .
تولد هذه الخلايا الكهروضوئية طاقةمستمرة يتم تحويلها باستخدام الـ `Onduleur` إلى تيار متناوب أو متردد، ويمكن استخدامها لتشغيل الأجهزة أو تخزينها في البطاريات .
هذه هي فكرة عمل الخلية الشمسية، ولكن لا يتم توصيل خلية شمسية واحدة، وإنما يتم عمل مصفوفة شمسية، والتي تتكون من مجموعة من الألواح، واللوح يتكون من مجموعة من الخلايا داخل إطار واحد. وتعمل هذه المصفوفة على إنتاج الطاقة الكهربائية بشكل كبير، وكلما كبر حجم المصفوفة أو زاد حجمها، زادت كمية الطاقة الكهربائية المنتجة بشكل مستمر. وعند توصيلها بمحول، يقوم بتحويل التيار المستمر إلى تيار متناوب أو متردد صالح للاستخدام في الأغراض الكهربائية .