شارژ سلول های (فتوولتاییک ) خورشیدی با اثر انرژی تابشی نور خورشید و ذخیره صحیح در باتری (مهندسی برق _ الکترونیک)

پژوهشگر و نویسنده:  دکتر (  افشین رشید )

نکته: این نوع پیوند سلول فتوولتاییک و انرژی خورشید یک میدان الکتریکی ایجاد می کند که جریان الکتریکی را در زمان تابش اشعه خورشید از سلول عبور می دهد . اثر فتوولتائیک مختص زمانی است که فتون های نور ( انرژی) الکترون ها را از سیلیکون آزاد می کنند و جریان الکتریسیته را می سازند.

سلول فتوولتائیک نور خورشید را مستقیما به انرژی الکتریکی تبدیل می کند. اصل مقدماتی در این تکنولوژی پدیده ” فتوالکتریک “ است ؛ "فتو" به معنای نور و"ولتائیک" به معنای الکتریسیته می باشد. عنصر اصلی در ساخت سلولهای خورشیدی، نیمه هادیهایی مانند سیلیکون و گالیم آرسناید می باشد. اساس کار سلولهای خورشیدی بر مبنای تئوری الکترونهای مدارات اتم قابل توجیه است.

در سطح خارجی تراز انرژی اتم دو سطح تراز مشخص وجود دارد. سطح تراز ظرفیت اتم(والانس) که در عملیات شیمیایی دخالت دارد و سطح تراز هدایت اتم(لایه هدایت) که در هدایت الکتریکی نقش دارد. همان طور که میدانید هر اتم برای اینکه از تراز ظرفیتی خود به تراز هدایت انتقال یابد، احتیاج به مقدار مشخصی انرژی دارد که به آن انرژی گپ می گویند. علت استفاده از نیمه هادی های هم دقیقا به این خاطر است که این عناصر نیاز به انرژی گپ بسیار پائین دارند تا به تراز هدایت منتقل گردند و با حرارتی کم در حد حرارت محیط می توانند این انرژی را تامین نمایند. در نیمه هادیها با اضافه کردن ناخالصی به کریستال خالص آنها می توان میزان انرژی گپ را بیش از پیش کاهش داد. اگر به سیلیسیم که یک نیمه هادی است فسفر اضافه شود دارای بار منفی و اگر ( بر ) اضافه شود دارای بار مثبت می گردد.

حال اگر به الکترونی که در تراز ظرفیت است انرژی بیش از مقدار انرژی گپ داده شود به تراز هدایت منتقل شده و باعث ایجاد الکترون و حفره ای آزاد می گردد. 

ذخیره صحیح در (باتری سولار ) مناسب

باتری ها انرژی الکتریکی را به صورت شیمیایی در خود ذخیره می کنند . در سامانه های فتوولتاییک باتری خورشیدی وظیفه پشتیبانی در طول شب و در روزهای ابری را به عهده دارند.از آنجا که توان خروجی صفحات فتوولتاییک در طول روز متغییر می باشد، یک باتری ذخیره کننده می تواند یک منبع نسبتا ثابت برای تولید توان باشد تا تغییرات نور تابیده شده به صفحات را جبران کند.

مزیت دیگر استفاده از باتری در سیستم های خورشیدی تامین جریان راه اندازی موتور های الکتریکی است.

از طرف دیگر باتری ها لوازمی با بهره دهی صد در صد نیستند و مقداری از انرژی را به صورت گرما در واکنش های شیمیایی، در طول شارژ و دشارژ از دست می دهند.  برای جبران این انرژی تلف شده باید راندمان باتری را در طراحی سیستم خورشیدی لحاظ کرد.

  • پژوهشگر و نویسنده:  دکتر (  افشین رشید )