نظرة عامة على تقنية الألواح الشمسية وتوليد الطاقة الكهروضوئية (QUENENG)
يقدم هذا المقال استكشافًا متعمقًا لتاريخ تطور تقنية توليد الطاقة الشمسية الكهروضوئية (PV) ومبادئ عملها وتطبيقاتها الحالية. منذ اختراع أول خلية شمسية عملية عام ١٩٥٤، شهدت تقنية الطاقة الشمسية العديد من الإنجازات، لتصبح تدريجيًا إحدى التقنيات الرئيسية في قطاع الطاقة المتجددة. يشرح المقال التأثير الكهروضوئي، والخصائص الأساسية للخلايا الشمسية، ومكونات أنظمة توليد الطاقة الكهروضوئية. من خلال تحليل اتجاهات تحسين كفاءة الخلايا الشمسية وهياكل أنظمة توليد الطاقة المختلفة، يقدم هذا المقال منظورًا شاملاً لتقنية الطاقة الشمسية. علاوة على ذلك، يستكشف التطبيقات العملية لتوليد الطاقة الشمسية، بما في ذلك الأنظمة المتصلة بالشبكة وخارجها، بالإضافة إلى التطبيقات في البيئات السكنية والتجارية وغيرها. من خلال هذا المحتوى، يمكن للقراء اكتساب فهم شامل لإمكانات وتطوير توليد الطاقة الشمسية الكهروضوئية في المستقبل.
1. تاريخ تطور وحالة توليد الطاقة الكهروضوئية الحالية
منذ اختراع أول خلية كهروضوئية عملية في عام 1954،الطاقة الشمسيةحققت تكنولوجيا توليد الطاقة الكهروضوئية تقدمًا ملحوظًا. ومع ذلك، كان تطوير الطاقة الشمسية أبطأ مقارنةً بالتطورات السريعة في مجالات مثل الحواسيب والألياف الضوئية. ويعود ذلك جزئيًا إلى الطلب القوي على المعلومات، وكون مصادر الطاقة التقليدية كافية لتلبية الاحتياجات البشرية. وقد ساهمت أزمة النفط عام ١٩٧٣ وقضايا التلوث البيئي في التسعينيات في تسريع تطوير الطاقة الشمسية الكهروضوئية بشكل كبير. فيما يلي أهم المحطات في تاريخ تكنولوجيا الطاقة الشمسية الكهروضوئية:
- 1893:اكتشف العالم الفرنسي بيكريل "التأثير الضوئي".
- 1876:اكتشف آدامز وآخرون تأثيرات الخلايا الضوئية الصلبة على المعادن والسيلينيوم.
- 1883:تم تصنيع أول "خلية ضوئية من السيلينيوم" واستخدامها كجهاز استشعار.
- 1930:اقترح شوتكي نظرية "التأثير الكهروضوئي" في حواجز Cu2O.
- 1954:نجحت مختبرات بيل في تطوير أول خلية شمسية عملية من السيليكون أحادي البلورة بكفاءة تصل إلى 6%.
- 1962:بلغت كفاءة التحويل الكهروضوئي لخلايا الزرنيخيد الغاليوم الشمسية 13%.
- 1978:قامت الولايات المتحدة ببناء محطة طاقة شمسية ضوئية بقدرة 100 كيلو وات على الأرض.
- 1990:أطلقت ألمانيا برنامج "الطاقة الشمسية على الأسطح 2000".
- 1995:وصلت كفاءة الخلايا الشمسية عالية الكفاءة المصنوعة من الزرنيخيد الغاليوم المركز إلى 32%.
- 1997:اقترحت الولايات المتحدة برنامج "مليون سقف شمسي"، بهدف تركيب الخلايا الشمسية في مليون منزل.
2. مقدمة عن الخلايا الشمسية
الخلايا الشمسية، المعروفة أيضًا باسم الرقائق الشمسية أو الخلايا الكهروضوئية، هي أغشية رقيقة من أشباه الموصلات تُحوّل ضوء الشمس مباشرةً إلى كهرباء باستخدام التأثير الكهروضوئي. لا يمكن استخدام خلية شمسية واحدة كمصدر للطاقة؛ بل يجب توصيل عدة خلايا على التوالي أو بالتوازي وإغلاقها معًا لتكوينلوحة شمسية. تعتبر الألواح الشمسية المكون الأساسي لأنظمة توليد الطاقة الشمسية والجزء الأكثر أهمية.
أنواع الطاقة الشمسية
- استخدام الطاقة الشمسية الحرارية:يتم تحويل الإشعاع الشمسي إلى طاقة حرارية، والتي يمكن استخدامها لتوليد الطاقة الحرارية.
- توليد الطاقة الشمسية الكهروضوئية:يتم تحويل الإشعاع الشمسي إلى كهرباء من خلال أجهزة التحويل الكهروضوئي، والتي تعتمد بشكل أساسي على مبدأ التأثير الكهروضوئي.
3. مبدأ عمل الخلايا الشمسية
تعمل الخلايا الشمسية على مبدأ التأثير الكهروضوئي. عندما يسقط ضوء الشمس على المادة شبه الموصلة، تُثير الفوتونات ذات الطاقة الأكبر من فجوة النطاق الإلكترونات وتُكوّن أزواجًا من الإلكترونات والفجوات. ينفصل عن هذه الناقلات غير المتوازنة المجال الكهربائي المدمج عند الوصلة PN، حيث تتحرك الإلكترونات نحو المنطقة N والفجوات نحو المنطقة P. يُولّد هذا جهدًا كهربائيًا عبر الوصلة PN. عند توصيل أسلاك معدنية بطبقتي P وN وتوصيلها بحمل خارجي، يتدفق التيار عبر الدائرة الخارجية، مولدًا الطاقة الكهربائية.
4. خصائص الخلايا الشمسية
تشمل الخصائص الرئيسية للخلايا الشمسية ما يلي:
- جهد الخرج المقدر:في ظل ظروف الإضاءة القياسية (إشعاع 1000 واط/م²، درجة حرارة 25 درجة مئوية)، يكون جهد الخرج حوالي 0.48 فولت.
- معامل درجة الحرارة السالب:لكل ارتفاع في درجة الحرارة بمقدار 1 درجة مئوية، ينخفض الجهد بحوالي 2 ميلي فولت.
- انتاج الطاقةتختلف قدرة الخلايا الشمسية المُخرَجة باختلاف شدة ضوء الشمس، والظروف المناخية، والوقت، والموقع. في الأيام المشمسة قرب الظهر، تكون قدرة الخلايا مُخرَجة قريبة من القيمة المُصنَّفة.
5. اختيار الخلايا الشمسية
عند اختيار الخلايا الشمسية، تُعدّ طاقة الخرج عاملاً أساسياً. شروط الاختبار القياسية هي:
- الإشعاع: 1000 واط/م²
- كتلة هوائية: AM1.5
- درجة حرارة الخلية: 25 درجة مئوية
تُحاكي هذه الظروف تقريبًا ضوء الشمس عند الظهيرة في يوم صافٍ. في الواقع، تتذبذب طاقة الخلايا الشمسية المُخرَجة تبعًا لاختلاف ظروف الإضاءة والعوامل البيئية.
6. التأثير الكهروضوئي
يشير التأثير الكهروضوئي إلى ظاهرة يُحدث فيها الضوء فرق جهد بين أجزاء مختلفة من شبه موصل أو مزيج من شبه موصل ومعدن. في الخلايا الشمسية، يُستخدم هذا التأثير لتحويل الطاقة الشمسية إلى كهرباء. يعتمد المبدأ الأساسي للخلايا الشمسية على الوصلة PN، التي تُنشئ مجالًا كهربائيًا يفصل الإلكترونات عن الفجوات، مُولِّدًا الجهد، وبالتالي التيار.
7. أنظمة توليد الطاقة الشمسية
يمكن تقسيم أنظمة الطاقة الشمسية إلىخارج الشبكةومتصل بالشبكةالأنظمة. تختلف مكونات هذه الأنظمة قليلاً:
أنظمة توليد الطاقة الشمسية خارج الشبكة
تُستخدم هذه الأنظمة في المناطق التي لا تتوفر فيها إمكانية الوصول إلى الشبكة، وتشتمل عمومًا على المكونات التالية:
- مجموعة الخلايا الشمسية:وحدات الألواح الشمسية المتعددة مرتبة ومتصلة بنمط محدد.
- بطارية تخزين الطاقة:تستخدم لتخزين الكهرباء لاستخدامها عندما لا تكون الشمس مشرقة.
- وحدة التحكم:يتحكم في عملية شحن بطارية تخزين الطاقة ويتضمن وظائف حماية مختلفة لضمان التشغيل الآمن والمستقر.
- العاكس:يقوم بتحويل الكهرباء المستمرة المخزنة إلى كهرباء مترددة.
- صندوق التوزيع وأسلاك التوصيل:يستخدم لتوصيل وإدارة مكونات النظام ومخرجات الطاقة.
أنظمة توليد الطاقة الشمسية المتصلة بالشبكة
تُستخدم هذه الأنظمة في المناطق المتصلة بشبكة الكهرباء، ويمكنها إعادة الكهرباء الفائضة إلى الشبكة. تشمل مكوناتها الرئيسية ما يلي:
- مجموعة الخلايا الشمسية:وحدات الألواح الشمسية المتعددة متصلة ببعضها البعض.
- بطارية تخزين الطاقة:تستخدم لتخزين الكهرباء.
- عاكس متصل بالشبكة:يقوم بتحويل الكهرباء المستمرة من التخزين إلى كهرباء مترددة مناسبة للشبكة.
- صندوق التوزيع وأسلاك التوصيل:يستخدم لتوصيل وإدارة مكونات النظام ومخرجات الطاقة.
هل لديك المزيد من الأسئلة حول منتجاتنا أو خدماتنا؟
أحدث الأخبار الساخنة التي قد تهمك
تتبنى البلديات في جميع أنحاء العالم بشكل متزايدمصابيح الشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسيةكجزء من استراتيجيات التنمية الحضرية. ارتفاع تكاليف الطاقة، والحاجة إلى بنية تحتية مستدامة، والمبادرات الحكومية الخضراء تدفع المدن إلى التحول من إنارة الشوارع التقليدية إلىمصابيح الشوارع الشمسية LED المتقدمة.
توفر شركة Queneng Lighting للبلدياتحلول الإضاءة الشمسية الفعالة من حيث التكلفة، والموفرة للطاقة، والمتينة- ضمان وجود أماكن عامة آمنة ومستدامة.
في السنوات الأخيرة،شراء مصابيح الشوارع بالطاقة الشمسية للبلدياتأصبح استخدام الطاقة الشمسية اتجاهًا متزايدًا في جميع أنحاء العالم. تواجه الحكومات المحلية ضغوطًا لخفض الإنفاق العام، وتعزيز الطاقة الخضراء، وبناء مجتمعات أكثر أمانًا. توفر إنارة الشوارع بالطاقة الشمسية حلاً موثوقًا وفعالًا من حيث التكلفة ومستدامًا يلبي هذه الاحتياجات. وقد دعمت شركة كوينينج لايتنج، بصفتها شركة رائدة في تصنيع إنارة الشوارع بالطاقة الشمسية، العديد من المشاريع البلدية حول العالم بحلول مُخصصة وموفرة للطاقة.
اكتشف مستويات الإضاءة القياسية المطلوبة لإضاءة الطرق، بما في ذلك قيم الإضاءة المتوسطة والدنيا المُحافظ عليها. تعرّف على تأثيرها على السلامة والرؤية وتصميم مصابيح الشوارع الشمسية.
تعرّف على كيفية تأثير التظليل الجزئي على أداء الألواح الشمسية، وإنتاج الطاقة، وموثوقية النظام. اكتشف حلولاً عملية لتقليل تأثير التظليل في أنظمة الإضاءة والطاقة الشمسية.
التعليمات
مصباح شارع يعمل بالطاقة الشمسية لوهوا
ما هو التأثير البيئي لتركيب مصابيح الشوارع الشمسية لوهوا؟
إن تركيب مصابيح الشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسية في لوهوا يقلل بشكل كبير من التأثير البيئي من خلال تقليل الاعتماد على الكهرباء التي تعمل بالوقود الأحفوري. ومن خلال تسخير الطاقة الشمسية، تساعد هذه المصابيح في الحد من انبعاثات الكربون، مما يساهم في خلق بيئة أكثر خضرة واستدامة. بالإضافة إلى ذلك، فإن استخدام مصابيح LED الموفرة للطاقة يقلل من استهلاك الكهرباء، مما يدعم الأهداف البيئية بشكل أكبر.
النقل والطرق السريعة
ما هي الصيانة المطلوبة لأنظمة الإضاءة الشمسية على الطرق السريعة؟
تتضمن الصيانة الروتينية تنظيف الألواح الشمسية، والتحقق من حالة البطارية، وفحص وحدات الإضاءة كل 6-12 شهرًا.
أداء البطارية واختبارها
ما هي عناصر اختبار سلامة البطارية؟
2) اختبار الشحن الزائد والتفريغ الزائد
3) اختبار تحمل الجهد
4) اختبار التأثير
5) اختبار الاهتزاز
6) اختبار التسخين
7) اختبار الحريق
9) اختبار دورة تغيير درجة الحرارة
10) اختبار الشحن المتقطر
11) اختبار السقوط المجاني
12) اختبار الضغط المنخفض
13) اختبار التفريغ القسري
15) اختبار اللوحة الساخنة الكهربائية
17) اختبار الصدمة الحرارية
19) اختبار وخز الإبرة
20) اختبار البثق
21) اختبار تأثير الأجسام الثقيلة
التنمية الريفية في المناطق النائية
ما هي متطلبات الصيانة للإضاءة الشمسية في المناطق الريفية؟
تتطلب هذه العملية الحد الأدنى من الصيانة، وتتضمن في المقام الأول التنظيف العرضي للألواح الشمسية والتحقق من أداء البطارية.
البطارية والتحليل
ما هو الشحن الزائد وما تأثيره على أداء البطارية؟
القطب الموجب: 4OH- - 4e → 2H2O + O2↑;①
القطب السالب: 2H2 + O2 → 2H2O②
نظرًا لأن سعة القطب السالب أعلى من سعة القطب الموجب أثناء التصميم، فإن الأكسجين الناتج عن القطب الموجب يمر عبر ورق الفصل ويتحد مع الهيدروجين الناتج عن القطب السالب. لذلك، في ظل الظروف العادية، لن يزيد الضغط الداخلي للبطارية بشكل كبير. ومع ذلك، إذا كان تيار الشحن كبيرًا جدًا، أو إذا كان وقت الشحن طويلاً جدًا، فلن يتم استهلاك الأكسجين الناتج في الوقت المناسب، مما قد يتسبب في ارتفاع الضغط الداخلي وتشوه البطارية والتسرب والظواهر السلبية الأخرى. في الوقت نفسه، ستنخفض خصائصها الكهربائية بشكل كبير أيضًا.
مصباح شارع يعمل بالطاقة الشمسية من لوفي
ما هو نوع الألواح الشمسية المستخدمة في إضاءة الشوارع بالطاقة الشمسية؟
تستخدم مصابيح الشوارع الشمسية من Queneng الألواح الشمسية أحادية البلورية أو متعددة البلورية عالية الكفاءة، والتي توفر أداءً أفضل وكفاءة تحويل طاقة أكبر من الألواح القياسية.
نقدم لك مصباح الشوارع الشمسي Luqing من Queneng، وهو إضاءة LED فعّالة تعمل بالطاقة الشمسية، وهو مثالي لإضاءة المناطق الخارجية. استغل قوة الطاقة الشمسية لإضاءة الشوارع بشكل مستدام وموثوق. مثالي لحلول الإضاءة الخارجية الصديقة للبيئة والفعّالة من حيث التكلفة.
لمزيد من المعلومات حول حلول كوينينج للإضاءة الشمسية، يُرجى مراسلتنا عبر تعبئة النموذج أدناه. سيتواصل فريقنا المتخصص معك خلال ٢٤ ساعة!
كن على يقين أن خصوصيتك مهمة بالنسبة لنا، وسيتم التعامل مع جميع المعلومات المقدمة بأقصى قدر من السرية.
جدولة اجتماع
قم بحجز التاريخ والوقت المناسب لك وقم بإجراء الجلسة مسبقًا.
هل لديك المزيد من الأسئلة حول منتجاتنا أو خدماتنا؟
رسول تحويل الضوء والطاقة
حماية البيئة والتصنيع الذكي هي فلسفة علامتنا التجارية، وضمان الجودة وأفضل تجربة للمستخدم هي وعودنا الأبدية للمستخدمين.
اتصال
رقم 9F، المبنى F، منطقة لوجستية كاو سان شين تيان هونغ، بلدة جوزين، مدينة تشونغشان، مقاطعة قوانغدونغ، الصين.
أو اكتب[البريد الإلكتروني محمي]
واتساب: +86 136 2270 1011
© ٢٠٢٥ كوينينغ للإضاءة. جميع الحقوق محفوظة. مدعوم من gooeyun.