كيف تحول الطاقة الشمسية الى طاقة كهربية

[د.محمد فتحى]

احاول فى هذا الموضوع شرح مبسط جدا للخلايا الشمسية solar cell وكيفية الاستفادة من الشمس كبديل للطاقة حيث تقوم الخلية الشمسية بتحويل الطاقة الشمسية مباشرة الى طاقة كهربية وهناك انواع كثيرة من الخلايا الشمسية ومن افضل هذة الانواع خلية السليكون Si الشمسية التى تتكون من وصلة ثنائية من السليكون المطعم بذرات الزرنيخ As كبلورة سالبة n-type واما البلورة الموجبة فتتكون من بلورة سليكون مطعمة بذرات من البورن B ويكون سمك البلورة الموجبة صغيرا جدا بينما تكون البلورة السالبة اكثر سمكا ويغطى سطح البلورة السالبة غشاء رقيق يسمح بنفاذ الاشعة الشمسية ويمنع خروج الاشعة فىالاتجاة المعاكس اى نختار مواد يكون لها نفاذ عالى وانعكاسية منخفضة وتكون هذة المواد غالبا اكاسيد( ملحوظة هذة الاكاسيد كانت نقطة البحث الخاص بى فى رسالة الماجيستير وهى CdO doped InO وكان هدف الشغل هو محاولة المعاجة الحرارية لهذة الاكاسيد للوصول الى اكبر نفاذية ممكنة واقل انعكاسية لاننا نعرف ان T+R+A=1 اى كلما زادت نسبة T النفاذية قلت نسبة R الانعكاسية وفى المعدله تم تجاهل الامتصاصية A وذلك لانها صغيرة جدا) وبذلك تمتص البلور السالبة معظم الطاقة الشمسية الساقطة عليها
والسؤال الان كيف تتولد القوة المحركة الكهربية لهذة الخلية
يتبع

[د.محمد فتحى]

ولمعرفة كيفية تحويل الطاقة الشمسية الى طاقة كهربية يجب علينا معرفة ان التحام بلورتين مختلفتين من اشباة الموصلات السالبة والموجبة يؤدى الى انتشار بعض الالكترونات الحرة من البلورة الموجبة وينتج عن هذا الانتشار شحنات كهربية على جانب موضع الالتصاق احدهما سالب والاخرى موجب مما يؤدى الى الى تكون فرق جهد بين طرفى الوصلة يكون كافيا لمنع المزيد من الالكترونات من الانتشار من البلورة اليالبة الى الموجبة وهكذا يكون لدينا خلية كهربية تولد قوة محلركة كهربية قدرها 0.1 فولت
عندما تعرض الخلية لاشاعة الشمس فاءن هذة الاشعة تنفذ من خلال الغشاء الرقيق الشفاف والذى يكون على هيئة thin films من الاكاسيد وكما قلنا يجب ان يكون ذو نفاذية علية وانعكاسية منخفضة عند سقوط الشمس ترتفع درجة حرارة البلورة السالبة يؤدى هذا الى كسر بعض الروابط التساهمية مما يؤدى الى توفير مزيد من الالكترونات التى تمتص الطاقة ويذداد اهتزازها مما يجعلها تتحرك فى اتجاة البلورة الموجبة حيث ان طاقتها كبيرة تمكنها من الحركة عكس اتجاة القوة الكهربية المؤثرة على الالكترون من المجال الكهربى وهذا يؤدى الى زيادة تراكم الشحنات السالبة على طرف البلورة الموجبة وبما ان كل الالكترونات ينتقل من البلورة السالبة يترك مكانة فجوة موجبة فى البلورة السالبة مما يزيد من تراكم الفجوات الموجبة ايضا عند طرف البلورة السالبة ومن ثم يزداد فرق الجهد الكهربى على جانبى الوصلة الثنائية وهذا الفرق فى الجهد يسمى القوة المحركة الكهربية للخلية الشمسية ويساوى تقريبا 0.4 فولت

[s.alghamdi]

ما شاء الله تبارك الله

رائع و خصوصا عنوان البحث الذي عملت فيه .. اسأل الله لك التوفيق ..

شرحك رائع و كأنك تعود بي لمقرر الإلكترونيات الذي درسته العام الماضي
حسنا الاحظ من شرحك بأن الطاقه الشمسيه ترفع من قيمة فرق الجهد بمقدار 0,3فولت و السبب الإهتزاز القوي للإلكترونات الذي يجعلها تكسر حاجز الإستقرار و تتجه نحو الجهه الموجبه p و خروج الإلكترونات من مكانها يجعل خلفها فجوه hole هذه الفجوه تتجمع عند الطرف السالب n و الإلكترونات عند الطرف p مما يرفع قيمة الجهد... رائع جدا أستاذ محمد

حسنا لكن هل لي بإجابه على أسئلتي
هل تختلف كفاءة عمل الخليه الشمسيه بسقوط أسعة الشمس ... مثلا هل كفاءتها تختلف في أوقات النهار المختلفه ... مثلا عندما تكون الشمس عاموديه أو تكون في بداية الشروق ... و إن كان هناك إختلاف ما هو أفضل وقت لإستخدام الخلايا الشمسيه؟

هل ضوء الليزر يؤثر على الخلايا الشمسيه؟

عذرا إن أطلت عليك ... لكن لإعجابي بالموضوع أمطرت عليك بوابل من الأسئله

شكر الك

[Qasaimeh]

بارك الله فيك دكتور


اذكر اني درست هذه الأمور في منهاج السنة الماضية


بارك الله فيك

[د.محمد فتحى]

شكرا اخت سعاد على هذه المجاملة وسؤالك هذا يعنى انك فهمتى موضوع البحث وهذا والله ما اسعدنى انتى رائعة حقا اختى
للاجابة على السؤال الاول هل زاوية سقوط الشمس تؤثر على كفاءة الخلية الشمسية بالتاكيد نعم فمن الشرح السابق تكلمت عن عنصرين هما النفاذية T والانعكاسية R وبالتاكيد كلاهما يعتمد على زاوية السقوط اذن كفاءة الخلية تعتمد على زاوية السقوط واحب ان اوضح نقطة مهمة هى الفرق بين الخلية الشمسية والنافذة الشمسية
الخلية الشمسية هى اجهزة تحول الطاقة الشمسية الى طاقة كهربية وتسمى هذة الظاهرة الظاهرة الفوتوضوئية photoelectric divices وهذة الاجهزة تحتوى النافذة ايضا اى تكون على سطحها النافذة
اما النافذة فهى اغشية رقيقة تكون على سطح الخلية الشمسية تسمى نافذة windows ووظيفتها هو دخول او نفاذ الشمس داخل الخلية الشمسية لذلك يجب ان تكون مواد لها نفاذية عالية وانعكاسية منخفضة كما ذكرت
الجزء الثانى من السؤال اى الاوقات افضل بالطبع وقت سطوع الشمس ولكن فى الاجهزة الشمسية مخزنات للطاقة تصل الى اسبوع او اكثر وبالتالى ليس هناك مشكلة فى الليل

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

[c6f03b387c9958f5a4f4287ea50ca5a3]

اشكرك عزيزي د.محمد فتحى


على هذا الشرح الواضح لموضوع الخلايا الشمسية واحب ان اضع هذين الرابطين لمن احب المزيد من المعلومات

http://hazemsakeek.com/magazine/index.php?option=com_content&task=view&id=162&Itemid=62

http://hazemsakeek.com/magazine/index.php?option=com_content&task=view&id=171&Itemid=62

تحياتي

[د.محمد فتحى]

جميل حقا دكتور حازم هذه الوصلات حقا رائعة وفى صميم الموضوع

[د.محمد فتحى]

السؤال الان لماذا الاهتمام بالطاقة الشمسية عن دون غيرها من مصادر الطاقة فى الحقيقة لكثير من الاسباب هى
1- رخيصة الثمن بل بدون نقود
2- نقية بالمقارنة بالبترول الذى ينتج عنة عادم وايضا الطاقة النووية التى تنتج مايسمى بالنفايات النووية والتى تدفن فى الارض فى بعض الدول الفقيرة
3-لاتنتهى بعكس البترول

[c6f03b387c9958f5a4f4287ea50ca5a3]

هل ضوء الليزر يؤثر على الخلايا الشمسيه؟



[/color]


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

لكن من الممكن ان يتم تشتيت ضوء الليزر وهنا يكون الموضوع اصبح مختلف نحن نريد طاقة كهربية من مصدر طاقة طبيعي وهو الشمس اما استخدام الليزر فتشغيله يحتاج في الاساس الى كهرباء


ارجو ان اكون قد وضحت الفكرة

تحياتي

[Qasaimeh]

جميل جدا أخي


اذا لماذا لا نستخدمها كمصدر رئيسي للطاقة؟؟

[د.محمد فتحى]

شكرا على الرد دكتور حازم حقيقى معلومات قيمة ومنطقية يبدو انى لازم ادرس ليزر حقيقى انا غير ملم بهذا العلم

[د.محمد فتحى]

اخ عبدالله الخلايا الشمسية تستخدم فى الدول المتقدمة ولكن فى الدول الفقيرة نادرا ماتستخدم وذلك لان الاجهزة نفسها مكلفة واقول هنا الاجهزة التى تحول الطاقة الشمسية الى طاقة كهربية والله اعلم

[Qasaimeh]

جزاك الله خيرا يا دكتور على التوضيح

وان شاء الله تصلنا!

[ماجستير هندسة ليزر]

السلام عليكم

بارك الله فيك وجزاك خيرا

سؤال هل كان مشروعك عملي واذا كان عملي كم يكلف؟؟

عبد الله هل تعلم انه يوجد عندنا في العراق بعض العمارات التي تتولد كهربائها على الطاقة الشمسية وكان بنائها في الثمانينات من القرن الماضي ولا اعلم الان بعد هذه الظروف ماذا حدث بها اوان تعمل الى الان

[د.محمد فتحى]

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

[رشوان محمود]

السلام عليكم

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


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

لست متخصص في هذا المجال
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

[c6f03b387c9958f5a4f4287ea50ca5a3]

السلام عليكم




لست متخصص في هذا المجال
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


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

[c6f03b387c9958f5a4f4287ea50ca5a3]

هذا الموضوع نقلته لكم من مجلة فيزياء بلا حدود وهو يشرح بالتفصيل الخلايا الشميسة للفائدة

http://hazemsakeek.com/magazine/index.php?option=com_content&task=view&id=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.


http://hazemsakeek.com/magazine/images/stories/Tafserat/physics/solar_cells/silicon.jpg
ذرات السليكون مرتبطة مع بعضعها البعض مشكلة تركيب بلوري منتظم لايوجد فيه الكترونات حرة

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.

http://hazemsakeek.com/magazine/images/stories/Tafserat/physics/solar_cells/silicon2.jpg
تطعيم ذرات السيليكون بذرات فوسفور

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.

http://hazemsakeek.com/magazine/images/stories/Tafserat/physics/solar_cells/solar1.jpg
http://hazemsakeek.com/magazine/images/stories/Tafserat/physics/solar_cells/solar1-labels.gif

المجال الكهربي المتولد في كل خلية فوتوفولتيك

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.


http://hazemsakeek.com/magazine/images/stories/Tafserat/physics/solar_cells/solar2.jpg

http://hazemsakeek.com/magazine/images/stories/Tafserat/physics/solar_cells/solar2-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.

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.



http://hazemsakeek.com/magazine/images/stories/Tafserat/physics/solar_cells/solar3.jpg
تركيب خلية شمسية من خلايا الفوتوفولتيك

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/index.php?option=com_content&task=view&id=171&Itemid=62


لمزيد من المعلومات استعن بالرابط التالية:

http://www.mtpc.org/cleanenergy/solar/science.htm

[د.محمد فتحى]

شكرا لك دكتور حازم على دعمك للموضوع وايضا شكرا لك صديقى رشوان وهذه هى الفكرة الاساسية للمنتدى فتح مجال للمناقشة فى موضوعات علمية

[د.محمد فتحى]

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/EngSciMed/jan2000/magazine5/solar-5.htm

[ماجستير هندسة ليزر]

السلام عليكم

اخي د.محمد اقصد بالعملي هل طبقت المشروع على الواقع يعني عملت تصميم لمشروعك اما كان فقط دراسة نظرية

جزاك الله خير

[د.محمد فتحى]

والله هى مجرد دراسة نظرية ونحن بعيد عن مجال التطبيق اختى هذا دور كليات الهندسة والشركات التى تبحث عن مواد افضل تصلح للخلايا الشمسية

[د.محمد فتحى]

رأيت انة من الافضل ان يكون لديكم معلومات عن الشمس وهذة بعض المعلومات التى حصلت عليها ومن لدية اضافة لايبخل علينا بها لانى اريد ان يكون الموضوع متكامل بأذن الله
1- متوسط بعد الشمس عن الارض(المسافة الفلكية) 149.598 مليون كيلو متر
2- اقصى بعد لها عن الارض 152.086مليون كيلو متر
3- اقل بعد لها عن الارض 147.097 مليون كيلو متر
4- قطر الشمس 1.391 مليون كيلو متر
5- متوسط درجة حرارتها 5760 درجة كلفينية
6- اللون اصفر
7- التقسيم الطيفى G2
8- الدوران: تستغرق الدورة الكاملة 25 يوما عند خط استواء الشمس 35 يوما عند قطبها
9- التركيب الكميائى : من ناحية الكتلة 72% هيدروجين 28% هيليوم 2% عناصر ثقيلة

[رشوان محمود]

يا دكتور حازم شكرا علي الشرح المبسط , شكرا محمد فتحي علي الروابط و سوف اقرئها اليوم ان شاء الله

[د.محمد فتحى]

كيفية حساب دلرجة حرارة الشمس
يمكن حساب درجة حرارة سطح الشمس بتطبيق قوانين الاشعاع الحرارى المعروفة حيث ينظر الى الشمس على انها جسم اسود وهو الجسم الذى يمتص كل الطاقة الكهرومغناطيسة التى تسقط علية ليعيد بثها الى الخارج بكفاءة تصل الى 100% هذه القوانين قانون ستيفان بولتزمان للاشعاع وقانون الازاحة لفين وقانون بلانك

قانون ستيفان-بولتزمان
وينص على ان: الطاقة الاشعاعية المنبعثة من وحدة المساحات من السطح فى وحدة الزمن تتناسب طرديا مع الاس الرابع لدرجة حرارتة الكلفينية
ونظرا لان درجة الحرارة تختلف من نقطة لاخرى على طول قرص الشمس وايضا تختلف باختلاف العمق فأن الدرجة الفعالة يمكن النظر اليها كقيمة متوسطة لدرجة حرارة الشمس

قانون الازاحة لفين
ينص على ان: الطول الموجى للنهاية العظمى للطاقة الاشعاعية المنبعثة من سطح ما يتناسب عكسيا مع درجة حرارتة الكلفينية

قانون بلانك
وفي عام 1900 أيضا قام العالم الألماني بلانك Planck بدراسة توزع إشعاع الجسم الأسود وافترض أن الذرات في التجويف، الذي يشكل الجسم الأسود، تسلك سلوك هزازات توافقية وأن كلا منها تهتز بتواتر معين وتمتص أو تصدر مقدارا من طاقة الإشعاع متناسبا مع تواتر اهتزازها، وهذا ما لاتنص عليه النظرية الكهرطيسية الكلاسيكية التي تتيح امتصاص أو إصدار الطاقة بشكل مستمر. وحصل بنتيجة ذلك على العلاقة التالية (قانون بلانك في الإشعاع):

حيث و ثابتان فيهما c سرعة الضوء و h ثابتة أدخلها بلانك وعرفت فيما بعد باسمه (ثابتة بلانك) وتبين أنها ثابتة فيزيائة أساسية. وقد وجد أن هذه العلاقة تتفق مع النتائج التجريبية بصورة ممتازة في كل مجالات الأطوال الموجية. لجأ بلانك لإعطاء علاقته السابقة أساسا فيزيائيا نظريا إلى الطرق الإحصائية لحساب الأنطروبية، ولجأ إلى حساب عدد الطرق الممكنة التي يمكن أن تتوزع بها كمية معينة من الطاقة على عدد معين من الهزازات في التجويف (الجسم الأسود). ووجد أنه لو عوملت الطاقة على أنها مقدار مستمر (كما هو متعارف عليه) لكان عدد هذه الطرق لانهائيا. لذلك قسم بلانك، لتسهيل عملية عد هذه الطرق، طاقة الهزازات الكلية إلى "عناصر" مقدار كل منها ، ووجد أنه يمكن التوصل إلى علاقته إذا وضع ، حيث تواتر الهزازة و ثابتة وجد أن قيمتها صغيرة جدا هي:

تبين فيما بعد أن هذا المقدار هو مقدار أساسي في الطبيعة، دعي ثُابتة بلانك، وقام بدور هام في النظرية الكمومية. لقد كان فرض بلانك أن طاقة الإشعاع مؤلفة من "عناصر" أو كمّات quanta (مفردها كم quantum) متناسبة مع تواتر الإشعاع ( ) نقطة البداية لنظرية جديدة، هي النظرية الكمومية، قلبت الكثير من المفاهيم القديمة

[د.محمد فتحى]

بسم الله الرحمن الرحيم
محاولة منى ان يكون موضوع الخلايا الشمسيه موضوع متكامل لاى عضو يزور هذا المنتدى ففكرت ان اضع اى رولبط قد تفيد فى هذا الموضوع ومن كان لدية روابط اخرى ارجو ان يضعها هنا واليكم بعض الروابط التى تفيد فى شرح الموضوع

http://www.tkne.net/vb/showthread.php?t=1910

http://www.tkne.net/vb/showthread.php?t=1910&page=2

http://www.bezra.com/Solar.asp

http://www.nursolarsys.com/awhysolar.html

http://www.khayma.com/madina/m1-eng/sun-power.htm

http://www.greenpeace.org/lebanon/ar/campaigns/Peaceful-Energy/Solar

[searcher]

السلام عليكم
موضوعات جميله لكنى اريد ان اعرف هل يمكننا تطبيق هذه الافكار وخاصة موضوع الخلايا الشمسيه اعتقد اننا نملك من العقول والمعرفه ما يجعلنا نبدا فى استخدام هذه الافكار بشكل عملى ولو على نطاق ضيق وهو الافراد. لذا اريد ان اعرف هل تلك المواد الخاصه من خلايا وبطاريات وتوصيلات لاستخدام الطاقه الشمسيه متوفره واين وكيف يمكن استخدامها. ولكم جزيل الشكر

[عامر المهندس]

السلام عليكم
اخواني ممكن نتعرف على ال sunsolar radiation لكل بلد عربي لأنه معلومة اساسية للبحث

[دناي بن موسى]

السلام عليكم

اخي عامر المهندس اسف عن تاخير وهدا المرفق فية الطاقة الإشعاعية المنبعتة من الشمس بالكيلواط ساعي على متر مربع خلال يوم واحد

فمتلا من خلال الصورة المنطقة الملونة باللون الأحمر يكون الطاقة الإشعاعية اكتر من 6كيلواط ساعي عبى المتر مربع خلال يوم واحد ونلاحط ان بهخا مناطق من الدول العربية متل الجزائر وغيرها

__Doc1.docx - 0.2 Kb (http://up5.m5zn.com/k0se1blsy9yc/__Doc1.docx.htm)

[amal]

بودي لو مرة بدل مانتكلم نظري ان يدعم طريقة عملي حتى وان كانت بسيطة نريد ان نلمس صحة مانتكلم عنه على ارض الواقع

[دناي بن موسى]

السلام عليكم

اخي ارجو ان تقرا الموضوع من البداية وتراجع الروابط الموضوعة ترى انه فيها جانب عملي

تحياتي

[بسكوت نيوتن]

يعطيك العافيه موضوووع شييق ومفيد كثير لان استخداماته كثيره واصبح العالم تستخدمه
لكن بسئلك........ فيه شبه بين الخليه الضوئية والخليه الشمسيه ولا نفس الموضوع وياليت تقولي الفرق واهميات الموضوعان....اذا ما عليك امر او تعب....,,
ولك خاااااااااااالص شكري والى الامام

[عبدالله الشرعبي]

شكرا جزيلا على الجهود وسمح لي بتنزيل هذا الموضوع

[عبدالله الشرعبي]

احاول فى هذا الموضوع شرح مبسط جدا للخلايا الشمسية solar cell وكيفية الاستفادة من الشمس كبديل للطاقة حيث تقوم الخلية الشمسية بتحويل الطاقة الشمسية مباشرة الى طاقة كهربية وهناك انواع كثيرة من الخلايا الشمسية ومن افضل هذة الانواع خلية السليكون Si الشمسية التى تتكون من وصلة ثنائية من السليكون المطعم بذرات الزرنيخ As كبلورة سالبة n-type واما البلورة الموجبة فتتكون من بلورة سليكون مطعمة بذرات من البورن B ويكون سمك البلورة الموجبة صغيرا جدا بينما تكون البلورة السالبة اكثر سمكا ويغطى سطح البلورة السالبة غشاء رقيق يسمح بنفاذ الاشعة الشمسية ويمنع خروج الاشعة فىالاتجاة المعاكس اى نختار مواد يكون لها نفاذ عالى وانعكاسية منخفضة وتكون هذة المواد غالبا اكاسيد( ملحوظة هذة الاكاسيد كانت نقطة البحث الخاص بى فى رسالة الماجيستير وهى CdO doped InO وكان هدف الشغل هو محاولة المعاجة الحرارية لهذة الاكاسيد للوصول الى اكبر نفاذية ممكنة واقل انعكاسية لاننا نعرف ان T+R+A=1 اى كلما زادت نسبة T النفاذية قلت نسبة R الانعكاسية وفى المعدله تم تجاهل الامتصاصية A وذلك لانها صغيرة جدا) وبذلك تمتص البلور السالبة معظم الطاقة الشمسية الساقطة عليها
والسؤال الان كيف تتولد القوة المحركة الكهربية لهذة الخلية
يتبع
شكيرت جزيلا لكم على هذا الموضوع الجيد