كيف تصنع الخلايا الشمسية

كيفية صنع الخلايا الشمسية

تصنع الخلايا الشمسية لتحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية من خلال توصيل هذه الطاقة عن طريق وصلاتٍ تعمل في مدارات، ويمكن صنع الخلايا الشمسية بطرقٍ مختلفةٍ وبسيطة، ومن هذه الطرق ما يلي:[1]

الخلية الشمسية البسيطة

تحضير أجزاء الخلية

• جلب قطعتين من الزجاج مساويتان في الحجم، ويعتبر الزجاج المستخدم لأغطية شرائح التلسكوب مثالية لهذه الحالة.
• تنظيف الألواح الزجاجية باستخدام الكحول، والحرص على مسكها من الأطراف بعد التنظيف.
• اختبار قابلية الزجاج للوصل عن طريق استخدام جهازٍ خاص معروف بالجهاز المتعدد (الملتيمتر)، وتحديد الجهة الموصولة من الزجاج، ثمَّ وضع القطعتين جنباً إلى جنب مع الحرص على وضع الجهة الموصلة من إحدى الزجاجتين إلى الخارج، والجهة غير الموصلة من الجهة الثانية.
• لصق الزجاج معاً باستخدام لاصقٍ شفّاف مع ترك القليل منه على الأطراف لتثبيتها جيداً.
• طلاء الصفائح بأكسيد القصدير.
• وضع قطرتين من محلول ثاني أكسيد التيتانيوم على سطح اللوح باستخدام القطارة، ثمَّ توزيع المحلول بالتساوي على الجوانب.
• إزالة الشريط اللاصق عن الصفائح، ثمَّ وضع الصفيحة التي تحتوي على السطح الموصول فوق طبقِ أو صفيحةٍ تسخينٍ كهربائيّ طوال الليل لخبز أكسيد التيتانيوم الموجود فوقه.
• تنظيف الصفيحة السفلية من أكسيد التيتانيوم، وحفظه في مكانٍ مغلقٍ لكي لا تتجمّع الغبار فوقه.
• تحضير وعاء لوضع الصبغة فيه، والتي يمكن تحضيرها من عصير الرمان أو التوت، أو مغلي الكركديه.
• نقع الصفيحة المدهونة بالصبغة لمدّة عشر دقائق مع الحرص على وضع الجهة المدهونة بالأوكسيد للأسفل، وخلال هذه المدّة تنظّف الصفيحة الثانية بالكحول.
• فحص الصفيحة المنظفة مجدداً بالجهاز المتعدد، وتعليم الجهة الغير الموصلة بإشارة ×.
• دهن طبقة رقيقة من معجون الكربون على الجهة المعلّمة بـ ×.
• غسل الصفيحة المنقوعة أولاً في ماءٍ غير متأيّن، ثمَّ مع الكحول، ثمَّ تجفيفه باستخدام منديلٍ نظيف.

تحضير الخلية الشمسية للتركيب

• تثبيت الصفائح باستخدام المشابك المكتبية (ملاقط التمساح) على الجوانب المكشوفة من الصفائح.
• تثبيت السلك الأسود في جهاز الملتيمتر في الجهة الظاهرة من الصفيحة المدهونة بالأوكسيد، وتعتبر هذه الصفيحة القطب السالب من الخلية.
• تثبيت السلك الأحمر بالجهة المدهونة بالكربون والمعلّمة بإشارة ×، والتي تعتبر القطب الموجب في الخلية.
• وضع الخلية الشمسية تحت أشعة الشمس أو مصدر ضوئي آخر مع توجيه القطب السالب إلى أعلى، ثمَّ قياس الجهد أو قوة التيار في الخلية الشمسية باستخدام جهاز الملتيمتر.

صنع خلية شمسية بأرخص تكلفة

يعتبر مشروع صنع الخلية الشمسية من المشاريع المناسبة للمعارض العلمية المدرسية، أو حتّى لتشغيل بعض الأجهزة الصغيرة، ويمكن صنعها من صفائح النحاس والماء المملح من خلال اتباع الخطوات:[2]

• تسخين صفيحة النحاس باستخدام المشغل اليدوي من خلال مسك المشعل بيدٍ واحد، والصفيحة باليد الأخرى باستخدام ملاقط لمدّة دقيقةٍ على الأقل حتّى يصبح لون النحاس أحمراً متوهجاً.
• وضع الصفيحة فوق سطحٍ مقاومٍ للحرارة، ثمَّ مسكها مجدداً بالملاقط وتسخين جهةٍ أخرى من الصفيحة بنفس الطريقة، وتكرار هذه الطريقة في عدة مناطق من الصفيحة.
• ترك الصفيحة فوق سطحٍ مقاومٍ للحرارة حتّى يصبح بحرارة الغرفة، ومن الملاحظ أن تصبح المناطق التي تعرّضت للهب أصبحَ لونها أسوداً.
• إزالة اثنين سنتمترٍ ونصف من العازل الموجود في طرفيّ سلكٍ كهربائيّ، وتثبيت طرفٍ واحد باستخدام مشبك مكتب (ملقط التمساح) على الجهة غير المصقولة من الصفيحة النحاسية.
• مزج كمية من الملح في كوبٍ من الماء حتّى يتوقّف الملح عن الذوبان، ثمَّ وضع بضع قطراتٍ فوق المناطق المحروقة من الصفيحة النحاسية، وبسبب الإختلاف المجهري فوق سطح الصفيحة ستُظهر كل قطرة نتيجة مختلفة عند وضع القطرات.
• إزالة اثنين سنتمتر ونصف من العازل المغلف لسلكٍ نحاسيٍ، ووضعه فوق المحلول الملحي فوق الصفيحة، وتثبيته عن طريق وضع ثقلٍ فوقه.
• وصل أطراف السلك بمصباحٍ صغير بعد وضع الخلية الشمسية تحت أشعة الشمس المباشرة.

تصنيع الخلايا الشمسية

تُصنع مكوّنات الخلايا الشمسية من عدة أجزاءٍ، مثل خلايا السيليكون وهي عبارةٌ عن (ترانزيستورات) محولاتٌ صغيرة ودقيقة مصنوعة من السيليكون توصل الطاقة وتسمح لها بالعبور من خلالها مثل المعادن، وعلى الرغم من أنَّ السيليكون في حالته العادية لا يوصل الكهرباء مثل البلاستيك ولكنه يُعالج بشكلٍ خاصٍ حتى يقوم بوصل الطاقة، وتشبّه الخلية الشمسية المصنوعة هذه بالشطيرة؛ لأنها تتكوّن من طبقتين مختلفتين تسمح بتدفق الطاقة من خلالها، أمَّا مبدأ عمل الخلايا الشمسية فهو بسيط؛ إذ تسقط أشعة الشمس على الخلية فتقوم الفوتونات (جسيمات الضوء) بالإنتقال من سطح الخلية إلى الطبقة السفلية من الخلية، عندها تتخلّى الفوتونات عن طاقتها التي سحبتها من أشعة الشمس وتعطيها للإلكترونات، ثمَّ تقوم هذه الإلكترونات بالإنتقال عبر الحاجز إلى الطبقة العليا ودفق الطاقة حول الدائرة حتّى يضيئ المصباح مثلاً.[3]

المراجع

1. ↑ "How to Make Solar Cells", www.wikihow.com, Retrieved 19-11-2018. Edited.
2. ↑ Jason Thompson, "How to Make a Very Cheap Homemade Photovoltaic Solar Cell"، www.sciencing.com, Retrieved 19-11-2018. Edited.
3. ↑ Chris Woodford, "Solar cells"، www.explainthatstuff.com, Retrieved 19-11-2018. Edited.