التمييز بين الخلية الشمسية والخلايا الكهروضوئية
على الرغم من أن الخلايا الشمسية والخلايا الكهروضوئية تتشابه في بعض الجوانب، إلا أنه يمكن التفريق بينهما بوضوح. يتم تصميم كل منهما وفقًا لطرق استخدام مختلفة ودارات كهربائية خاصة. حيث تعمل الخلايا الشمسية específicamente في ظل أشعة الشمس، بينما تعتمد الخلايا الكهروضوئية على مصادر ضوئية لتعزيز قدرتها في توليد الكهرباء. في هذا المقال، سنقوم بتفصيل الفروقات بين الخلايا الشمسية والخلايا الكهروضوئية، ونبدأ بتوضيح تعريف كل منهما.
ما هي الخلية الشمسية؟
الخلية الشمسية هي جهاز يقوم بتحويل الطاقة الضوئية مباشرة إلى طاقة كهربائية. تصنع معظم هذه الخلايا من السيليكون لتحقيق كفاءة أعلى وتكاليف أقل. بخلاف البطاريات أو خلايا الوقود، لا تحتاج الخلايا الشمسية إلى تفاعلات كيميائية أو وقود لإنتاج الكهرباء. وعلاوة على ذلك، لا تحتوي على أجزاء متحركة، مما يجعلها أكثر موثوقية. يمكن ترتيب الخلايا الشمسية في مجموعة واسعة تُعرف بالمصفوفات، والتي يمكن أن تكون بمثابة محطات مركزية لتوليد الطاقة، حيث تقوم بتحويل ضوء الشمس إلى طاقة كهربائية لتوزيعها على المستخدمين في القطاعات الصناعية والتجارية والسكنية.
ما هي الخلية الكهروضوئية؟
الخلية الكهروضوئية (PV) تعد تقنية فعالة لإنتاج الطاقة، حيث تحول الطاقة الشمسية إلى كهرباء مفيدة من خلال عملية تعرف باسم التأثير الكهروضوئي. هناك أنواع مختلفة من الخلايا الكهروضوئية، جميعها تعتمد على أشباه الموصلات للتفاعل مع الفوتونات الشمسية لتوليد تيار كهربائي.
التأثير الكهروضوئي هو عملية توليد جهد كهربائي أو تيار في الخلية الكهروضوئية عند تعرضها لأشعة الشمس. تتكون هذه الخلايا من نوعين من أشباه الموصلات (النوع p والنوع n) التي تتداخل لإنشاء الخلية الثنائية. من خلال هذين النوعين من المواد، يتشكل مجال كهربائي في منطقة التقاطع، مما يسمح للإلكترونات بالحركة نحو الجانب p الموجب، في حين تتحرك الثقوب نحو الجانب n السلبي. يجدر بالذكر أن الضوء يتألف من فوتونات، وعند تعرض الخلايا الكهروضوئية لضوء بطول موجي مناسب، تُنقل الطاقة من الفوتون إلى إلكترون، مما يؤدي إلى حالة طاقة عالية تعرف باسم نطاق التوصيل. وبمجرد تحقيق ذلك، تتحرك الإلكترونات الحرة عبر المادة، مما يولد تيارًا كهربائيًا داخل الخلية.
خلاصة الاختلافات بين الخلية الشمسية والخلية الكهروضوئية
تشكل الخلايا الشمسية والألواح الكهروضوئية نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية، حيث تعتبر الخلايا الكهروضوئية العنصر الرئيسي في تكوين الألواح الشمسية. بينما يمكن للخلية الكهروضوئية الواحدة تحويل ضوء الشمس إلى كهرباء بشكل فردي، فإن الألواح الشمسية تعتبر مهمة، إذ تحمي الخلايا من العوامل الجوية وتعمل على توجيه الطاقة الكهربائية إلى العاكس والمنزل لتوزيعها بشكل آمن.
تعتمد فعالية النظام الكهربائي في المنشأة على تحويل التيار إلى كهرباء متناوبة، مما يتيح استخدامها في المنازل والأجهزة المختلفة. كما أن عدد الخلايا المستخدمة يعتمد على حجم الألواح والعلامة التجارية.
تتمثل الاختلافات بين الخلايا الشمسية والخلايا الكهروضوئية أيضًا في الاستخدامات المتخصصة لكل منهما. يتم استخدام الخلية الشمسية في تطبيقات ذات جهد منخفض، مثل الآلات الحاسبة أو شحن البطاريات الكبيرة، بينما تُستخدم الخلايا الكهروضوئية في التطبيقات المتقدمة مثل عدادات الضوء، وكاميرات الفيديو، وإضاءة أعمدة الشوارع، وكذلك في أجهزة الاستشعار الخاصة بالأمان في المنشآت.
النظام الكهروضوئي
يتكون النظام الكهروضوئي (PV) من لوحة شمسية واحدة أو أكثر متصلة بعاكس وأجهزة كهربائية وميكانيكية أخرى، تستغل الطاقة الشمسية لتوليد الكهرباء. تتنوع الأنظمة الكهروضوئية بشكل كبير من حيث الحجم، حيث توجد أنظمة صغيرة على الأسطح وأخرى ضخمة مثل محطات توليد الكهرباء. على الرغم من إمكانية عمل أنظمة الكهروضوئية بشكل مستقل، فإن اعتماد المهندسين الكهربائيين على أنظمة متصلة بالشبكة يوفر تحكمًا أفضل في عملية توليد الكهرباء ومراقبة الطاقة الناتجة.