لوحة شمسية، والتي تسمى أيضًا لوحة أو وحدة كهروضوئية، هو جهاز يجمع ضوء الشمس ويحوّله إلى كهرباء. عندما تصطدم جسيمات الضوء، التي تُسمى الفوتونات، بطبقة السيليكون الرقيقة فوق لوح شمسي، فإنها تطرد الإلكترونات من ذرات السيليكون. تُولّد هذه الشحنة الكهروضوئية تيارًا مستمرًا (DC)، والذي يتم التقاطه بواسطة أسلاك الألواح الشمسية. في هذه المقالة، ستتعرف على كل شيء عن الألواح الشمسية الشفافة أو الشفافة. تُعدّ هذه الألواح معجزة علمية تستحق التقدير من الجمهور.
ماذا تقصد بالألواح الشمسية الشفافة؟
تتمتع الألواح الشمسية التقليدية بالقدرة على امتصاص أشعة الشمس ثم تحويل الفوتونات (جسيمات ضوء الشمس) إلى طاقة قابلة للاستخدام. من ناحية أخرى، تتمتع الألواح الشمسية الشفافة بالقدرة على قم بتحويل أشياء مثل سطح الهواتف الذكية والنوافذ والسقف الزجاجي لمكتبكإلخ، واستخدامها لتوليد الكهرباء. لكن صنع ألواح شمسية شفافة عملية ليس بالأمر السهل. فالأمر صعب لأن المادة الشفافة لهذه الألواح لا تمتص الضوء، وإذا لم يُمتص الضوء، فلن تتم عملية توليد الكهرباء.
ما هي الخلايا الشمسية الشفافة؟
تخيّل عالمًا يُمكن فيه استخدام زجاج نوافذنا وهواتفنا وسقف سياراتنا ومباني المكاتب لتوليد الكهرباء. بفضل الخلايا الشمسية الشفافة، ما بدا حلمًا بعيد المنال أصبح أقرب إلى الواقع. تتمتع الخلايا الشمسية الشفافة بالقدرة على... تحويل المنتجات اليومية مثل الأجهزة الإلكترونية والنوافذ إلى مولدات طاقة. علاوة على ذلك، فإنها تفعل ذلك دون تغيير مظهرها أو وظيفتها بشكل عام. تمتص هذه الخلايا الأشعة فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء فقط، بينما يمر الضوء المرئي من خلالها دون عوائق. ولهذا السبب لا تُدرك أعيننا وجودها في أشياء مثل النوافذ الشفافة. انظر أيضًا الطاقة الشمسية والتخزين والشبكة الذكية تُحدث تحولاً في قطاع المرافق الكهربائية
ما هي الألواح الشمسية الشفافة؟
تشبه الألواح الشمسية الشفافة الزجاج الشفاف، وتنقل الضوء كالنوافذ العادية. إلا أنها مصنوعة من نوع خاص من الزجاج الشمسي يمتص أولًا ثم يحول الضوء غير المرئي. الأشعة فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء إلى الطاقة المستدامة.
ما هي النوافذ الشمسية الشفافة؟
النافذة الشمسية الشفافة هي تقنية جديدة يجمع ويستخدم طاقة الضوء من خلال النوافذ أو أي سطح زجاجي آخر، مهما كانت زاويته. قد يكون لهذا تأثير كبير في جعل الطاقة الشمسية أكثر فائدة في أماكن أكثر. ابتكر المهندسون عدة طرق لتطوير تقنية الطاقة الشمسية الشفافة. معظمها يعمل كجهاز تركيز شمسي شفاف. هذا يعني أنها مصممة لامتصاص أطوال موجية معينة من الأشعة فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء التي لا يمكن رؤيتها بالعين المجردة، وتحويلها إلى طاقة تُستخدم لتشغيل الأجهزة الإلكترونية.
تُعرف هذه التقنية أيضًا باسم "الزجاج الكهروضوئي"، ويمكن تصنيعها بدرجات متفاوتة من الوضوح. في عام ٢٠١٤، أجرى باحثون في جامعة ولاية ميشيغان (MSU) صنع مركز طاقة شمسية شفاف تمامًا ويمكنه تحويل أي نافذة أو لوح زجاجي إلى خلية كهروضوئية.
استخدام الألواح الشمسية الشفافة في البيوت الزجاجية
يمكن استخدام الألواح الشمسية الشفافة، القادرة على ترشيح أطوال موجية مختلفة من الضوء لإنتاج الطاقة الشمسية دون الإضرار بنمو النباتات أو صحتها، لتحسين أداء الدفيئات الزراعية. نظرًا للنمو السكاني المتزايد والطقس الأكثر قسوة، قد يضطر مزارعو المستقبل إلى زراعة المزيد من المحاصيل في الدفيئات الزراعية. بالمقارنة مع الزراعة في الحقول المفتوحة، الدفيئات الزراعية يمكنها إنتاج ما يصل إلى ١٠٠٪ من الغذاء لكل فدان. لكنها تحتاج إلى كمية هائلة من الكهرباء للحفاظ على استقرار درجات حرارتها. الطاقة الشمسية هي إحدى الطرق التي يمكن بها للبيت الزجاجي الحصول على كهرباء رخيصةولكن من المنطقي وضع الألواح الشمسية على أسطح المباني للحصول على أقصى قدر من الطاقة منها.
يُعدّ السقف ركنًا بالغ الأهمية في البيوت الزجاجية. يجب أن تتوفر فيه مساحة كافية لنفاذ ضوء الشمس، مما يسمح للنباتات بالنمو وتوفير درجة الحرارة المناسبة. من ناحية أخرى، تسمح الألواح الشمسية الشفافة بمرور معظم الضوء الذي تحتاجه النباتات، ولا تستقبل سوى كمية ضئيلة منه، والتي تُحوّل بدورها إلى كهرباء. كما أنها تُحافظ على درجة حرارة ثابتة للبيت الزجاجي لكونها عازلة جيدة. يعتقد العلماء أن الخلايا الكهروضوئية الشفافة لن تؤثر كثيرًا على نمو النباتات، مما يجعلها مثالية للاستخدام في البيوت الزجاجية. كما أنها تتيح لنا فرصة استخدام تقنيات مختلفة لإنتاج طاقة مستدامة. فمن خلال حجب كمية صغيرة فقط من ضوء الشمس، يمكن للبيوت الزجاجية أن تُصبح محايدة للطاقة، وتُنتج نفس القدر من الطاقة الذي تستهلكه. ولكن إذا أراد المزارعون إنتاج المزيد من الطاقة، فيمكنهم تقليل كمية الضوء التي تمر عبرها بشكل أكبر.
تُقلل الألواح الشمسية الشفافة من استخدام مصادر الطاقة الأولية (البترول والغاز الطبيعي) لتدفئة وتبريد الدفيئة. وهذا يُقلل من البصمة الكربونية للدفيئة. ولأن مصدر الطاقة متجدد، يُمكن إنتاج كهرباء خالية من الكربون دون التأثير على إنتاجية المحاصيل. اقرأ أيضاً ما هي مدة بقاء مولدات الطاقة الشمسية؟
ما هي الألواح الشمسية الشفافة جزئيًا؟
شركة ألمانية شركة هيلياتيك المحدودة جعلت الألواح الشمسية التي هي شفافة جزئيا تُعرف أيضًا باسم الألواح الشمسية الشفافة جزئيًا. تمتص هذه الألواح 60% من ضوء الشمس الذي تستقبله. تبلغ كفاءة الألواح الشمسية الكهروضوئية التقليدية 12%، بينما تبلغ كفاءة الألواح الشمسية الشفافة جزئيًا 7.2%. يُظهر هذا أن الألواح الشفافة جزئيًا ليست بكفاءة الألواح التقليدية. علاوة على ذلك، تفقد الألواح الشفافة جزئيًا 40% من ضوء الشمس المار من خلالها. ومع ذلك، تتمتع الألواح الشمسية الشفافة جزئيًا بإمكانيات تجارية كبيرة. يمكن استخدامها في المباني المكتبية ذات الزجاج المواجه للجنوب، حيث تُستخدم هذه الألواح في هذه الشركات لتقليل كمية ضوء الشمس الداخلة. انظر أيضًا. تحديد وتصميم المناظر الطبيعية المستدامة
مصنعي الألواح الشمسية الشفافة
مع تطور الألواح الشمسية الشفافة التي يمكن استخدامها أيضًا كنوافذ وتوليد الكهرباء، يبدو مستقبل صناعة الطاقة الشمسية مشرقًا.
- هلياتيك: تُعد هذه الشركة من أبرز الشركات في مجال أفلام الطاقة الشمسية العضوية. وقد حققت الشركة الألمانية رقمًا قياسيًا جديدًا في كفاءة الخلايا الشمسية الشفافة العام الماضي. وبفضل تقنيتها الجديدة، يمكن أن تصل شفافية الخلايا الشمسية إلى 40%، وتتجاوز كفاءتها 7%.
- طاقة في كل مكانهي شركة رائدة أخرى في مجال الألواح الشمسية الشفافة، ومقرها الولايات المتحدة. تُصنّع هذه الشركة، ومقرها وادي السيليكون، خلايا شمسية شفافة باستخدام تقنية بغشاء غير مرئي. طاقة في كل مكان تعتقد شركة مايكروسوفت أن تكنولوجيتها قد تؤدي إلى مستقبل حيث لا تنفد طاقة الهواتف المحمولة والأجهزة اللوحية ويمكن أن تستخدم ناطحات السحاب نوافذها الضخمة كألواح شمسية.
سعر الألواح الشمسية الشفافة
أصبحت الألواح الشمسية الشفافة رائجة جدًا في السوق، ومن المؤكد أنك سترغب أيضًا في معرفة أسعار هذه الأجهزة الرائعة. من حيث السعر،
- تبلغ تكلفة الألواح الشمسية (الزجاج الكهروضوئي) حوالي 50 دولارا للمتر المربع,
- في حين أن تكلفة اللوحة الشمسية النموذجية تتراوح بين 40 و 110 دولارًا للمتر المربع و
- تبلغ تكلفة النافذة ذات الزجاج المزدوج النموذجية ما بين 24 و 45 دولارًا للمتر المربع، بما في ذلك تكلفة المواد والتركيب.
ما هي كفاءة الألواح الشمسية الشفافة؟
لا تمتص الألواح الشمسية الشفافة ضوء الشمس المرئي، بل تمتص أطوالًا موجية غير مرئية محددة، مثل الأشعة فوق البنفسجية. كفاءتها الحالية هي حوالي 1%، إلا أن إمكاناتهم تقدر بنحو 5%. إن كفاءة 5% و7.2% للألواح الشفافة بالكامل وجزئياً على التوالي لا تزال أقل عند مقارنتها بمتوسط كفاءة 15% للألواح الشمسية التقليدية.
ما هي الخلايا الشمسية شبه الشفافة؟
الخلايا الشمسية شبه الشفافة هي تقنية تجمع بين مزايا الشفافية للضوء المرئي وتحويله إلى كهرباء. ومن أفضل طرق استخدام هذه التقنيات تركيبها في المباني الموفرة للطاقة، كالنوافذ والفتحات السقفية. في الوقت الحالي، معظمها... الخلايا الكهروضوئية المتكاملة للبناء تستخدم الخلايا الكهروضوئية المتكاملة (BIPV) وحدات مصنوعة من السيليكون البلوري. ومع ذلك، فإن كون السيليكون معتمًا يفتح الباب أمام استخدام خلايا كهروضوئية جديدة يمكن تصنيعها لتكون شبه شفافة تمامًا. بعد ذلك، لنتعرف على الألواح الشمسية الشفافة.
ماذا تقصد بالنوافذ ذات الألواح الشمسية الشفافة؟
تبدو النوافذ الشمسية الشفافة مثل النوافذ الزجاجية العادية، ولكن إنها تعمل مثل الألواح الشمسية الشفافة التي تعمل على تحويل طاقة الشمس إلى كهرباء. يمكن للمكاتب والمنازل، بل والمدينة بأكملها، استخدام هذه النوافذ لتوليد قدر كبير من الكهرباء من الشمس. ووفقًا لفريق جامعة ولاية ميشيغان، فإن النوافذ الشمسية وغيرها من تقنيات الطاقة الشمسية الشفافة يمكن أن تلبي حوالي 40% من احتياجات الولايات المتحدة من الطاقة. ويمكن أن تؤدي إضافة الألواح الشمسية على الأسطح إلى رفع هذه النسبة إلى ما يقرب من 100%. الإمكانيات هائلة نظرًا لوفرة الزجاج في العالم.
الباحثون في جامعة ولاية ميشيغان متأكدون من ذلك يمكن لتكنولوجيا الألواح الشمسية الشفافة أن تلبي حوالي 40% من احتياجات الولايات المتحدة السنوية من الطاقةوربما أكثر عند دمجها مع الطاقة الشمسية على الأسطح، نظرًا لتكامل التقنيتين بشكل جيد. مع ذلك، لا يزال تخزين الطاقة بحاجة إلى تحسين، لكن جامعة ولاية ميشيغان تقول إنه إذا تحسنت تقنية التخزين، ستتمكن الولايات المتحدة من تلبية جميع احتياجاتها من الكهرباء في المستقبل القريب.
أوصى: متشابكة في Blockchain: البلوك تشين والمجتمعات والتأثيرات العالمية لنموذج الطاقة الجديد
