عرض للطباعة
لا اعلم ماذا تقصدى من عملى انا فهمت ان له تطبيق فى الحياة العملية نعم اختى وتطبيقات جبارة ولكن للاسف تحتاج الى مبالغ كبيرة جدا ومين عارف بكرة يحصل اية يمكن نكتشف طاقة بديلة غير الطاقة الشمسية على فكرة موضوع الطاقة الشمسية من فترة مش بسيطة ولا اعلم التاريخ بالتحديد
السلام عليكم
اقتباس:
اما عن السؤال الثانى هل اشاعة الليزر تؤثر على الخلية الشمسية انا فى الحقيقة غير ملم بخصائص الليزر ولكن نحن ندرس التاثير الضوئى على المواد المستخدمة كنافذة للخلايا الشمسية فى ضوء لة طول موجى من 200 الى 800 نانومتر اى المدى المرئى visble rigon نانو متر وايضا فى المدى القريب NIR rigonوهو فى المدى من 800 الى 2500 نانومتر واوعدك لن ابحث عن بحث فى تاثير الليزر على الخلايا الشمسية يمكن يكون مجال جديد للدكتوراة
ارجو ان اكون اجبت على الاسئلة وانا على استعداد لاى سؤال
لست متخصص في هذا المجالاقتباس:
ضوء الليزر بالفعل هو ضوء مركز وشدته عالية ولكن فكرة الخلايا الشميسة تعتمد على تعريض مساحة كبيرة جدا من سطح الخلايا الشميسة لاشعة الشمس حتى تستطيع كل خلية ان تنتج جزء من الطاقة الكهربية ولكن ضوء الليزر ليس بامكانه ان ينتشر على كل مساحة الخلايا الشمسية لذلك عدد قليل جدا من الخلايا ستشارك في انتاج الطاقة الكهربية
ولكن بخصوص السؤال ان ما افهمه من خلال النظرية الكهروضوئية ان الضوء مهما كان مصدره ( شمس او مصباح او ليزر ) ومهما كانت شدته فان ذلك غير مؤثر في الخلية لان ما يهمنا هو طاقة الضوء الساقط و ليست شدته اي لا يهمنا اذا كان الليزر شديد الكثافة او لا و لكن يهمنا ان ان تكون طاقة الشعاع الليزري المترابد ذو تردد اكبر من التردد الحرج بحيث تكون طاقة اي فوتون به قادرة علي تحرير الكترون من الخلية .
وفي اعتقادي ان مسألة شعاع الليزر ليس بأمانه ان ينتشر علي مساحة الخلية تأتي سبب ثاني , والله اعلم
اقتباس:
المشاركة الأصلية كتبت بواسطة رشوان محمود
موضوع الخلايا الشمسية يختلف عن النظرية الكهروضوئية حيث ان فكرة عمل الخلايا الشمسية تعتمد على فكرة عمل خلايا فوتوفولتيك والتي هي عبارة عن وصلة p-type وn-type من مواد اشباه الموصلات.
تحياتي
هذا الموضوع نقلته لكم من مجلة فيزياء بلا حدود وهو يشرح بالتفصيل الخلايا الشميسة للفائدة
http://hazemsakeek.com/magazine/inde...=162&Itemid=62
في هذه المقالة من كيف تعمل الاشياء سوف نقوم بشرح فكرة عمل الخلايا الشمسية وكيف تقوم بتحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية. كما سوف نعرف اخر المستجدات والتطورات التي تسهل علينا من استخدام الخلايا الشمسية كمصدر للطاقة وما هي اهم العقبات التي تواجه العلماء الان.
خلايا الفوتوفولتيك: تحويل الفوتون إلى الكترون
الخلايا الشمسية المستخدمة في الالات الحاسبة وفي الاقمار الصناعية هي عبارة عن خلايا فوتوفولتيك photovoltaic cells وهي عبارة عن مجموعة من الخلايا الكهربية موصلة مع بعضها البعض في اطار واحد على شكل لوحة. وكلمة فوتوفولتيك هو اسم مشتق من طبيعة عمل الخلية فكلمة فوتو photo تعني ضوء وكلمة فولتيك voltaic تعني كهرباء، وهذا يعني تحويل ضوء الشمس إلى كهرباء. في البداية كانت خلايا الفوتوفولتيك تستخدم في الاقمار الصناعية ومحطات الفضاء للحصول على الكهرباء من اشعة الشمس مباشرة والان بدأت تدخل في العديد الأجهزة الالكترونية وفي السيارات قريباً سوف نستخدمها كمصدر للطاقة الكهربية في منازلناً. والسؤال الان كيف تعمل خلية الفوتوفولتيك؟
تصنع خلية الفوتوفولتيك من المواد اشباه الموصلات semiconductors مثل السيليكون وكل خلية فوتوفولتيك مكونة من بلورة واحدة من السيلكون وتشكل مجموعة كبيرة من خلايا الفوتوفولتيك الخلية الشمسية. وببساطة عندما تسقط اشعة الضوء على الخلية فإن جزء من الضوء يتم امتصاصه من قبل ذرات السيليكون، اي ان طاقة الضوء قد امتصت من قبل مادة الخلية. تعمل هذه الطاقة على اثارة الالكترونات الغير مرتبطة في المادة وتجعلها تتحرك بحرية داخل المادة. وعندما تتعرض هذه الالكترونات الحرة لمجال كهربي فإنها سوف تتحرك كلها في اتجاه واحد وهذا يعني تيار كهربي وعند ربط طرفي خلية الفوتوفولتيك بنقطتي توصيل على السطح العلوي والسطح السفلي للخلية نحصل على تيار كهربي طالما استمر سقوط الضوء على خلية الفوتوفولتيك. وهذا التيار الكهربي هو الذي يشغل الالة الحاسبة وبمعلومية قيمة التيار الكهربي المار في الدائرة وفرق الجهد الكهربي المتولد على طرفي خلية الفوتوفولتيك يمكن ان نحصل على قيمة الطاقة الكهربية (الطاقة الكهربية (وات) = التيار الكهربي (امبير) x فرق الجهد الكهربي (فولت)) التي يمكن ان تولدها الخلية الشمسية.
هذا الشرح المبسط في الحقيقة يخفي تفاصيل اكثر واعمق ولكن كان بهدف اعلامك عزيزي القارئ المبدأ الرئيسي لفكرة عمل الخلية الشمسية، والان سوف نقوم بتفصيل الموضوع اكثر من خلال تكبير خلية الفوتوفولتيك والتي هي كما ذكرنا خلية من بلورة واحدة من السليكون.
كيف يعمل السيلكون كخلية شمسية
يمتلك السيلكون بعض الخواص الكيميائية في تركيبه البلوري. فذرة السيليكون تحتوي على 14 الكترون موزعة على ثلاث مستويات طاقة. مستويين الطاقة الاول والثاني الاقرب للنواة يكونان ممتلأن تماماً بالالكترونات والمستوى الثالث أو المستوى الخارجي يحتوي على 4 الكتورنات فقط اي يكون نصفه ممتلئ والنصف الاخر فارغ حيث ان المدار يكتمل بـ 8 الكترونات. وتسعى ذرة السيليكون لان تكمل النقص في عدد الالكترونات في المستوى الخارجي ولتفعل ذلك فإنها تشارك اربع الكترونات من ذرات سيليكون مجاورة وبهذا ترتبط ذرات السيليكون بعضها البعض في شكل تركيب بلوري وهذا التركيب البلوري له فائدة كبيرة في خلية الفوتوفولتيك كما سنوضح ذلك في الشرح.
[align=center]http://hazemsakeek.com/magazine/imag...ls/silicon.jpg
ذرات السليكون مرتبطة مع بعضعها البعض مشكلة تركيب بلوري منتظم لايوجد فيه الكترونات حرة[/align]
لقد قمنا بوصف بلورة سيليكون نقية وللعلم بلورة السيليكون النقية لا توصل التيار الكهربي بكفاءة لانه لا يوجد الكترونات حرة لتنقل التيار الكهربي حيث ان كل الالكترونات قد قيدت في التركيب البلوري. ولهذا ولكي يتم استخدام السيليكون في الخلية الشمسية فإننا بحاجة إلى إجراء تعديل بسيط في التركيب البلوري.
التعديل البسيط هذا هو عبارة عن اضافة ذرات عناصر اخرى (تسمى عملية تطعيم doping) وهذه الذرات الاضافية نسميها شوائب impurities وهي ضرورية لعمل الخلية الشمسية بغض النظر عن اسمها شوائب وقد يفهمها البعض انها ذرات غير مرغوب فيها وسوف نكتشف ذلك من خلال الشرح.
يتم اضافة (تطعيم) ذرات الفوسفور بنسبة بسيطة جداً تصل إلى 1:1,000,000 وذرة الفوسفور تحتوي على 5 الكترونات في مدارها الخارجي ولهذا عندما تدخل الشبكة البلورية بين ذرات السيليكون ستشارك بـ 4 الكترونات ويبقى الكترون حر.
[align=center]http://hazemsakeek.com/magazine/imag...s/silicon2.jpg
تطعيم ذرات السيليكون بذرات فوسفور[/align]
الان تتضح فكرة عمل الشوائب في ذرات السليكون فلو تم تزويد السليكون النقي بالطاقة ولتكن طاقة حرارية مثلاً لوجدنا ان بعض الالكترونات تتحرر وتترك مكانها شاغر نسميه فجوة hole. تعمل هذه الوجوة على السماح لالكترون في الجوار بالانتقال اليها تاركاً فجوة اخرى وهكذا تستمر حركة الالكترونات في اتجاه وحركة الفجوات في الاتجاه المعاكس وهذه الحركة هي تيار كهربي. ولكن في حالة ذرات السليكون المطعمة بذرات الفوسفور يصبح الامر مختلف من ناحية ان الطاقة اللازمة لبدأ تحريك الالكترونات اقل بكثير من حالة السليكون النقي. وتسمى اشباه الموصلات التي تطعم بذرات تحتوي على الكترونات اضافية بالنوع N-type اي النوع السالب لانه اضاف الكترون للتركيب البلوري للذرات. ولهذا يعتبر السيليكون المطعم بالفوسفور موصل افضل من السيليكون النقي.
كما انه يوجد تطعيم بذرات توفر الكترونات اضافية هناك تطعيم آخر بذرات لها عدد اقل من الالكترونات وتسمى المواد الناتجة عن هذا التطعيم بالنوع P-type اي النوع الموجب.
وفي الحقيقة الخلية الشمسية تحتوي على كلا النوعين النوع الموجب والنوع السالب. والامر الاهم هو ما يحدث عن توصيل النوعين معاً حيث تنتقل الالكترونات الحرة في النوع السالب إلى الفجوات في النوع الموجب.
تذكر عزيزي القارئ ان الالكترونات المتحررة من الخلية الفوتوفولتيك تحتاج الى مجال كهربي ليحركها، ولعلك تساءلت من اين يأتي هذا المجال الكهربي؟
تركيب الخلية الشمسية
كما ذكرنا منذ قليل ان الالكترونات تنتقل الى الفجوات وتتحد معها ولكن لا تستمر عملية الانتقال هذه إلى ان تتحد كل الالكترونات مع كل الفجوات وتتوقف العملية لان ما يحدث هو ان بعد ان تنتقل المجموعة الأولى من الالكترونات وتتحد مع الفجوات يشكل حاجز عند المنطقة التي تصل النوع الموجب عن النوع السالب ويمنع هذا الحاجز المزيد من الالكترونات الاخرى في النوع السالب الاتحاد مع فجوات في النوع الموجب ويتكون عن المنطقة بين النوعين مجال كهربي.
[align=center] http://hazemsakeek.com/magazine/imag...lls/solar1.jpg
http://hazemsakeek.com/magazine/imag...ar1-labels.gif
المجال الكهربي المتولد في كل خلية فوتوفولتيك[/align]
هذا المجال الكهربي يعمل عمل الديود diode حيث يسمح بمرور الالكتورنات من الجزء الموجب إلى الجزء السالب ولكن ليس العكس. وبهذا يكون لدينا في كل خلية فوتوفولتيك مجال كهربي يحدد اتجاه حركة الالكترونات.
عندما يسقط الضوء المكون من فوتونات عند طاقة معينة على الخلية الفوتوفولتيك فإنه يعمل على تحرير الكترون وفجوة بالقرب من الحاجز حيث المجال الكهربي فيتم تمرير هذا الالكترون في اتجاه الجزء السالب تحت تأثير المجال في حين تنتقل الفجوة إلى الجزء الموجب تحت تأثير المجال. وعندما يتم توصيل طرفي الخلية (النوع السالب طرف والنوع الموجب طرف) بدائرة خارجية فإن هذه الالكترونات سوف تتحرك لتعود إلى موضعها الاصلي وكذلك الفجوات وهذه الحركة هي التيار الكهربي الذي نريده.
[align=center]http://hazemsakeek.com/magazine/imag...lls/solar2.jpg
http://hazemsakeek.com/magazine/imag...ar2-labels.gif
فكرة عمل الخلية فوتوفولتيك عند سقوط فوتون الضوء على الخلية تتحرر الكترونات وفجوات تنتقل الالكترونات تحت تأثير قوة المجال الكهربي في الخلية إلى الجزء السالب وتنتقل الفجوات إلى الجزء الموجب ولكن تعود مرة أخرى الى موضعها الاساسي عند توصيلها بدائرة خارجية.[/align]
ملاحظة: يتم طلي الخلية الشمسية بمواد تمنع انعكاس الفوتونات الضوئية عند سقوطها على الخلية لان السليكون يشكل طبقة لامعة تعكس الضوء وهذا ما لا نريده ان يحدث.
يتم توضع طبقة رقيقة جداً على سطح شريح السليكون لتمنع انعكاس الضوء وبعدها يتم وضع شريحة زجاجية لحماية الخلية. وعمليا يتم دمج ما يقارب 36 خلية فوتوفولتيك على التوالي والتوازي لنحصل على مستوى فرق الجهد والتيار الكهربي المطلوب وتوضع هذه الخلايا في اطار من الزجاج لحمايته مع وضع نقطتي توصيل موجبة على السطح الامامي وسالبة على السطح الخلفي.
[align=center]http://hazemsakeek.com/magazine/imag...lls/solar3.jpg
تركيب خلية شمسية من خلايا الفوتوفولتيك [/align]
كم مقدار الطاقة الشمسية التي تمتصها الخلية الشمسية؟ وكيف يمكن ان نحسن مقدار امتصاص الطاقة الشمسية لنحصل على فرق جهد اكبر هذا ما سنقوم بشرحه في الجزء الثاني باذن الله.
http://hazemsakeek.com/magazine/inde...=171&Itemid=62
لمزيد من المعلومات استعن بالرابط التالية:
http://www.mtpc.org/cleanenergy/solar/science.htm
شكرا لك دكتور حازم على دعمك للموضوع وايضا شكرا لك صديقى رشوان وهذه هى الفكرة الاساسية للمنتدى فتح مجال للمناقشة فى موضوعات علمية
اليكم اصدقائى بعض الروابط التى تفيد فى شرح الموضوعالموضوع بالعربى
http://www.cseslibya.org/dkalmeah.htm
http://mmsec.com/m5-files/soler1.htm
ttp://www.cseslibya.org/tsneaalklaeaalsmsea.htm
واليكم بحث مهم
http://www.uqu.edu.sa/majalat/EngSci...e5/solar-5.htm
السلام عليكم
اخي د.محمد اقصد بالعملي هل طبقت المشروع على الواقع يعني عملت تصميم لمشروعك اما كان فقط دراسة نظرية
جزاك الله خير