البطاريات الشمسية: الاختراع الأمثل للحفاظ على البشرية

طاقة لا تنضب، باقية بقاء الشمس.. اخترعها الإنسان وأرسلها إلى الفضاء، على أمل أن تنتشر على سطح الأرض في المستقبل.. تعرفوا معنا في هذا الموضوع على أصل اختراع الألواح والبطاريات الشمسية.

البطارية الشمسية أو الخلية الكهروضوئية

الخلية الشمسية أو الكهروضوئية، ويُطلق عليها أيضاً البطارية الشمسية.. وهي جهاز يحول الطاقة الشمسية مباشرة إلى طاقة كهربائية، مستغلاً تأثير الجهد الضوئي.

طبقات من السيلكون المغطى بالفسفور

وتتكون الخلية الشمسية من طبقة سيليكون يضاف إليها بعض الشوائب، لتعطيها بعض الخواص الكهربائية.

امتصاص شدة الشعاع الشمسي وضخ طاقة الكهرباء

فالطبقة العليا المقابلة للشمس يُضاف إليها عنصر الفسفور، لتعطيه خاصية ضخ الذرات المكهربة عند ارتطام الضوئيات بها، وتُسمى هذه الطبقة بالطبقة N، بينما يُضاف عنصر البورون للطبقة السفلى ويعطيه خاصية امتصاص الكهرباء، وتُسمى هذه الطبقة P.

وتضخ طاقة الكهرباء معتمدة على شدة الإشعاع الشمسي، وهكذا يتكون تيار وجهد كهربائي.

مصدر هام لتزويد المركبات الفضائية والأقمار الصناعية بالطاقة

وتُعتبر الخلايا الشمسية مصدراً هاماً لتزويد المركبات الفضائية والأقمار الصناعية بما تحتاجه من طاقة كهربائية.

وتُعتبر من البدائل المساعدة لمصادر الطاقة التقليدية، من البترول والفحم والغاز ومشتقاته المحدودة في الطبيعة، القابلة للنضوب بسبب الاستنزاف الهائل لها.

فالخلايا الشمسية تحول طاقة الأشعة الشمسية مباشرة إلى كهرباء وتتميز بإنتاج كهرباء، دون أن تؤدي إلى تلوث البيئة.

عمر الألواح الشمسية الافتراضي

ويتراوح عمر الألواح الشمسية الافتراضي حوالي ثلاثين سنة، ويعتبر ارتفاع تكلفة إنتاجها هو العائق الرئيسي لتعميم استخدامها.

أول من عرف الطاقة الضوئية

وتاريخياً، يمكننا القول إنه تم التعرف لأول مرة على تأثير الطاقة الضوئية في عام ألف وتسعمئة وتسعة وثلاثين من قبل الفيزيائي الفرنسي بيكريل.

بناء أول خلية ضوئية

ومع ذلك، فقد تم بناء أول خلية ضوئية عام ألف وثمانمئة وثلاثة وثمانين من قبل شارلز فريتز، الذي قام بتغليف الموصلات بطبقة رقيقة جداً من الذهب لتشكيل التقاطعات، وكانت كفاءة الجهاز نحو واحد في المئة فقط.

أول خلية كهروضوئية

وفي عام ألف وثمانمئة وثمانية وثمانين، بنى الروسي الفيزيائي ألكسندر ستوليتوف أول خلية كهروضوئية على أساس التأثير الكهروضوئي الخارجي، الذي اكتشفه هيرتز في وقت سابق من عام ألف وثمانمئة وسبعة وثمانين.

التأثير الكهروضوئي

وقد أوضح ألبرت آينشتاين التأثير الكهروضوئي في عام ألف وتسعمئة وخمسة، وعلى إثر ذلك حصل على جائزة نوبل في الفيزياء عام ألف وتسعمئة وواحد وعشرين

تركيب البطاريات الشمسية بالقمر الصناعي

وتم تطوير الخلية الضوئية الحديثة في عام ألف وتسعمئة وأربعة وخمسين في مختبرات بيل، وتم اقتراح إضافتها إلى القمر الصناعي "فانغوارد"، الذي أطلق في عام ألف وتسعمئة وثمانية وخمسين.

وكان هناك بعض الشكوك في البداية، ولكن الممارسة العملية للخلايا أثبتت نجاحاً كبيراً.

حققت الألواح نجاحاً باهراً في مجال الفضاء

وكان الاستخدام على نطاق واسع في مجال التطبيقات الفضائية، حيث إن نسبة القوة والوزن أعلى من أي تكنولوجيا منافسة.

وكان مستخدمو الفضاء على استعداد لدفع أي شيء للحصول على الخلايا.

تختلف تكلفة البطاريات حسب الحجم والغرض منها

ومع التقدم التقني اليوم، اختلفت أنواع الخلايا الشمسية وتعددت، فاختلفت تكلفتها حسب الحجم، والغرض من الاستخدام، وقوة التيار الكهربائي، والجهد المطلوب منها.