التأثير الكهروضوئي

التأثير الكهروضوئي

واحدة من أهم العمليات في عالم انيرجيا الشمسية هو تأثير ضوئي. إنه تأثير كهروضوئي ينتج فيه تيار كهربائي ينتقل من قطعة إلى أخرى مصنوعة من مواد مختلفة. تتعرض هذه المواد لأشعة الشمس أو الإشعاع الكهرومغناطيسي. هذا التأثير أساسي في توليد الطاقة الكهربائية من الخلايا الكهروضوئية للألواح الشمسية.

إذا كنت تريد معرفة كيفية عمل الألواح الشمسية وما هو التأثير الكهروضوئي ، فهذه هي رسالتك 🙂

ما هو التأثير الكهروضوئي؟

كيف يحدث التأثير الكهروضوئي

عندما نستخدم الألواح الشمسية للحصول على الطاقة الكهربائية ، فإن ما نستفيد منه هو الطاقة التي يجب على جزيئات الإشعاع الشمسي تحويلها إلى طاقة كهربائية مفيدة لمنزلنا. الخلايا الكهروضوئية عبارة عن أجهزة شبه موصلة تتكون في الغالب من السيليكون. تحتوي هذه الخلايا الكهروضوئية على بعض الشوائب من العناصر الكيميائية الأخرى. ومع ذلك ، فقد حاول السيليكون أن يكون سخيفًا قدر الإمكان.

الخلايا الكهروضوئية قادرة على توليد الكهرباء من تيار مباشر باستخدام الطاقة من الإشعاع الشمسي. تكمن مشكلة هذا النوع من الدفق في عدم استخدامه للمنزل. تحتاج الطاقة المستمرة إلى أن تتحول إلى طاقة بديلة من أجل استخدامها. هذا يتطلب أ محول الطاقة.

ما يفعله التأثير الكهروضوئي هو إنتاج تلك الطاقة الكهربائية من الإشعاع الشمسي. يأتي هذا الإشعاع على شكل حرارة وبفضل هذا التأثير يتحول إلى كهرباء. لكي يحدث هذا ، يجب وضع الخلايا الكهروضوئية في سلسلة على طول الألواح الشمسية. يتم ذلك حتى تتمكن من ذلك الحصول على جهد كافي يسمح بتوليد الكهرباء.

من الواضح أنه ليس كل الإشعاع الشمسي الذي يأتي من الغلاف الجوي يتحول إلى طاقة كهربائية. يضيع جزء منه عن طريق الانعكاس وآخر عن طريق الإرسال. أي ، يتم إرجاع جزء واحد إلى الغلاف الجوي ويتم تمرير الجزء الآخر من خلال الخلية. إن كمية الإشعاع القادرة على الاتصال بالخلايا الكهروضوئية هي التي تجعل الإلكترونات تقفز من طبقة إلى أخرى. ثم عندما يتم إنشاء تيار كهربائي تتناسب قوته مع كمية الإشعاع التي تضرب الخلايا في النهاية.

خصائص التأثير الكهروضوئي

محول الطاقة

هذا هو اللغز الذي تحافظ عليه الألواح الشمسية. بالتأكيد لقد توقفت يومًا عن التفكير في كيفية توليد تيار كهربائي من الشمس. حسنًا ، يتعلق الأمر بمشاركة العديد من المواد المكونة من عناصر موصلة. واحد منهم هو السيليكون. إنه عنصر يظهر سلوكًا مختلفًا كرد فعل لفعل الكهرباء.

يعتمد تفاعل هذه المواد شبه الموصلة كليًا على ما إذا كان مصدر الطاقة قادرًا على إثارة هذه المواد أم لا. أي أن الإلكترونات تنتقل إلى حالة أخرى أكثر نشاطًا. في هذه الحالة ، لدينا المصدر القادر على إثارة هذه الإلكترونات ، وهو الإشعاع الشمسي.

اللحظة أ الفوتون يتصادم مع إلكترون من المدار الأخير لذرة السيليكون ، ويبدأ التأثير الكهروضوئي. يتسبب هذا الاصطدام في تلقي الإلكترون للطاقة من الفوتون ويمكن أن يصبح متحمسًا. إذا كانت الطاقة التي يكتسبها الإلكترون من الفوتون أعلى من القوة الجاذبة لنواة ذرة السيليكون ، فسنواجه خروج إلكترون من المدار.

كل هذا يجعل الذرات حرة ويمكنها المرور عبر كل مواد أشباه الموصلات. عندما يحدث هذا ، فإن السيليكون الذي يعمل بمثابة التوصيل يحول كل الطاقة حيث يمكن أن يكون مفيدًا. تذهب الإلكترونات التي تم إطلاقها من الشحنات إلى ذرات أخرى حيث توجد مساحات خالية. حركة هذه الإلكترونات هي ما يسمى شحنة التيار.

كيف يتم إنتاجه

مكونات الألواح الشمسية

تتحقق تيارات الشحن باستخدام مواد موصلة وجعل هذا يحدث بطريقة ثابتة بحيث يمكن أن يكون هناك مجال كهربائي له قطبية ثابتة. هذا النوع من المجال الكهربائي هو الذي يبدأ في دفع الإلكترونات في جميع الاتجاهات لتدوير التيار الكهربائي.

إذا تجاوزت طاقة الإلكترون التي يغذيها الفوتون جاذبية نواة ذرة السيليكون ، فإنها ستكون حرة. لكي يحدث هذا ، القوة التي يجب أن يكون لها تأثير الفوتون على الإلكترون هي 1,2 فولت على الأقل.

كل نوع من المواد شبه الموصلة لديه الحد الأدنى من الطاقة اللازمة له لتحرير الإلكترونات من ذراته. هناك فوتونات لها طول موجي أقصر وتأتي من الأشعة فوق البنفسجية. كما نعلم ، تحتوي هذه الفوتونات على كمية كبيرة من الطاقة المحتواة. من ناحية أخرى ، نجد أولئك الذين يكون طولهم الموجي أطول ، لذلك لديهم طاقة أقل. توجد هذه الفوتونات في جزء الأشعة تحت الحمراء من الطيف الكهرومغناطيسي.

يعتمد الحد الأدنى من الطاقة التي تتطلبها كل مادة شبه موصلة لتحرير الإلكترونات على نطاق التردد. تربطهم هذه الفرقة من تلك التي تأتي في الأشعة فوق البنفسجية إلى الألوان المرئية. أسفل ذلك ، لا يمكنهم إطلاق الإلكترونات ، لذلك لن يكون هناك تيار كهربائي.

مشكلة الفوتون

الألواح الشمسية ذات التأثير الكهروضوئي

يعتبر المرور بالمواد لفصل الإلكترونات أكثر تعقيدًا إلى حد ما. ليس كل الفوتونات تفعل ذلك بشكل مباشر. هذا لأنه من أجل المرور عبر المواد ، يجب أن يفقدوا الطاقة. إذا كان أولئك الموجودون في أطول منطقة من الطيف الكهرومغناطيسي لديهم بالفعل القليل من الطاقة ، فإنهم ينتهي بهم الأمر بفقدها أثناء التلامس مع المادة. عند فقدان الطاقة ، تتصادم بعض الفوتونات قليلاً مع الإلكترونات ولا يمكنها تشتيت الانتباه. هذه الخسائر لا مفر منها وهي التي تجعل من المستحيل الحصول على 100٪ من استخدام الطاقة الشمسية.

تحدث خسائر الطاقة الأخرى عندما تمر الفوتونات عبر كل المواد و لا تصطدم بأي إلكترون لتحل محلها. هذه أيضًا مشكلة لا مفر منها.

آمل أن يكون هذا المقال قد أوضح التأثير الكهروضوئي.


كن أول من يعلق

اترك تعليقك

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها ب *

*

*

  1. المسؤول عن البيانات: ميغيل أنخيل جاتون
  2. الغرض من البيانات: التحكم في الرسائل الاقتحامية ، وإدارة التعليقات.
  3. الشرعية: موافقتك
  4. توصيل البيانات: لن يتم إرسال البيانات إلى أطراف ثالثة إلا بموجب التزام قانوني.
  5. تخزين البيانات: قاعدة البيانات التي تستضيفها شركة Occentus Networks (الاتحاد الأوروبي)
  6. الحقوق: يمكنك في أي وقت تقييد معلوماتك واستعادتها وحذفها.