شرح الخلايا الكهروضوئية ما هي الخلايا الكهروضوئية أمثلة لأهم الاستخدامات الخلايا الكهروضوئية
مرحباً بكم متابعينا الأعزاء طلاب وطالبات العلم في موقع باك نت.baknit الموقع التعليمي المتميز والمتفوق بمنهجية الإجابة الصحيحة والنموذجية من مرحلة التعليم الابتدائي والمتوسط والثانوي bac 2023 كما يسرنا بزيارتكم أن نقدم أهم المعلومات والحلول وأفضل الأسئله بإجابتها الصحيحه من شتى المجالات التعلمية من مقرر المناهج التعليمية 2022 2023 وكما عودناكم أعزائي الزوار في صفحة موقع باك نت أن نطرح لكم ما تبحثون عنه وهو .......شرح الخلايا الكهروضوئية ما هي الخلايا الكهروضوئية أمثلة لأهم الاستخدامات الخلايا الكهروضوئية
وتكون الإجابة على سؤالكم هي على النحو التالي
الخلايا الكهروضوئية مع الشرح من الرسومات التنفيذية. WOORKING
الخلايا الكهروضوئية
تستخدم الخلايا الشمسية (الكهروضوئية) في عملية تحويل الإشعاع الشمسي مباشرة إلى الكهرباء ، وتعرف هذه الآلية بالتحويل الكهروضوئية أو التحويل الفوتوفلطائي (Photovolaic Conversion) الطاقة الشمسية . ويتوقع أن يساهم تحويل الطاقة الكهروضوئية عملياً في تقليل استهلاك الوقود الاحفوري وإلى خفض التلوث البيئي وقد بدأت نظم الخلايا الكهروضوئية تنتشر تدريجيا في تطبيقات الإنارة والاتصالات وضخ المياه وغيرها .
يعود اكتشاف الأثر الكهروضوئية إلى القرن الماضي الميلادي عندما قام العالم بكيرل (Becquerel) في عام 1839 م بدرسه تأثير الضوء على بعض المعادن والمحاليل وخصائص التيار الكهربائي الناتج عنها . كما أدخل العالمان أدم و سميث (Adams & Smith) مفهوم الناقلية الكهربائية الضوئية لأول مرة عام 1877م وتم تركيب أول خلية شمسية من مادة السيلينيوم (Se) من قبل العالم فريتز (Fritts) عام 1883م حيث توقع لها أن تساهم في إنتاج الكهرباء مستقبلاً ، من جهة أخرى فقد ساعد تطوير نظريات ميكانيكا الكم (Quantum Mechanics) على تفسير الكثير من الظواهر الفيزيائية وخاصة المرتبطة بالكهرباء الضوئية في فترة الثلاثينيات والأربعينيات من القرن الحالي ، وذلك عند ماتم تفسير ظاهرة الحساسية الضوئية المواد السيليكون وأكسيد النحاس وكبريت الرصاص وكبريت الثاليوم ، وقد سجل عالم 1941م تصنيع أول خلية شمسية سيليكونية بكفاءة لا تتجاوز (1%) ، ثم لحق ذلك إنجاز مختبرات بل الأمريكية (Bell Lab) في تصنيع البطارية الشمسية (Solar Battery) في منتصف الخمسينيات بكفاءة بلغت (6%) استخدمت آنذاك في التطبيقات الفائية . كما تم في نفس الفترة تركيب أول خلية شمسية من مواد كبريت الكاديوم وكبريت النحاس أطلق عليها فيما بعد الخلايا الشمسية ذات الأفلام الرقيقة (Thin –Film Solar) . بعد تلك الفترة ازداد تسارع بحوث التطوير في العلوم الفيزيائية والهندسة لاشتباه الموصلات (Semiconductors) وخاصة ما يرتبط بدراسة التبادلات الكهربائية الضوئية مما ساعد على تطور الخلايا الكهروضوئية وتقنياتها باتجاه تحسين كفاءتها وخفض تكلفتها . وقد أدى ذلك إلى ازدياد مستوى إنتاج الخلايا الكهروضوئية بقدرات تتراوح بين الميلي وات إلى الكيلوات . أما الفترة الهامة للخلايا الكهروضوئية فقد حدثت في عقدي السبعينيات والثمانينات وخاصة بعد تطور علوم التركيب المجهرية الدقيقة لأشباه المواصلات وقد اعتبرت الخلايا الكهروضوئية حينئذ بأنها إحدى الطرق العلمية الطموحة لتوليد الكهرباء في المصادر المتجددة للطاقة . وقد ساعد ازدياد الطلب على استخدام مجمعات الخلايا الكهروضوئية حيث انخفضت نسبياً تكلفة إنتاجها بصورة معقولة ووصل إنتاجها إلى عشرات الميجاوات .
تشغيل الخلايا الكهروضوئية
تعرف الخلية الكهروضوئية بأنها أداة إلكترونية مصنوعة من أشباه المواصلات يتشكل عبرها فرق في الجهد عند تعرضها للضوء ، ويتولد عنها تيار كهربائي ترتبط قيمته بمعامل امتصاصها للضوء ، وعند توصيل حمل كهربائي ما (مصابيح إنارة مثلاً ..) بين طرفيها فإن التيار الكهروضوئية المار وبالتالي الطاقة الكهربائية الناتجة تستطيع تشغيل المصباح .
أمثلة لأهم الاستخدامات الخلايا الكهروضوئية
الفضائية: إنارة المركبات والأقمار الصناعية.
البحرية: الإنارة والإرشادات الضوئية والإرشادية وأجهزة الرصد.
الاتصالات الأرضية: محطات الاتصالات والاستقبال.
البترولية: حماية أنابيب النفط والغاز الطبيعي من التآكل المعدني.
التبريد: الثلاجات المتنقلة في المدن والمناطق النائية لحفظ الأدوية ، والأطعمة.
تحلية و ضخ المياه: للشرب والزراعة والصناعة .
الحماية و الأمن: الأجهزة التحذيرية المدنية والعسكرية في الإنارة وكهربة السياج المعدنة.
الطاقة: إنتاج الهيدروجين.
ما هي الخلايا الكهروضوئية؟
تكنولوجيا الألياف البصرية تستخدم الضوء لنقل الإشارات الرقمية عبر الكابلات الضوئية. كابلات الألياف البصرية هي رقيقة جدا مصنوعة من الزجاج والأسلاك الضوئية الزجاج نقية للغاية. هذه التكنولوجيا على أساس مفهوم انعكاس الضوء. في حالة الخلايا الكهروضوئية والتكنولوجيا ، وعلى ضوء تحمل الإشارات الرقمية وينعكس داخل الكابلات الضوئية لنقل المعلومات. إجمالي التفكير هو المبدأ الكامن وراء نجاح هذه التكنولوجيا
الخلايا الكهروضوئية : تشريح للزجاج
وهناك كابل الياف بصرية أساسا صنعي من ثلاثة أجزاء : الأساسي ، والتغليف والطلاء العازلة. الأساسية المكونة من الزجاج البصري نقية للغاية التي يمكن أن تميل. الأساسية بمثابة ممر للإشارات التي هي في شكل ضوء. فإن الكسوة يبقي ضوء داخل الأساسية. واتباعا لمبدأ إجمالي التفكير ، والكسوة وتبقي على ضوء الإشارات داخل الأساسية قبل ذلك بزمن ذهابا وإيابا. الفاصلة الطلاء يعمل على حماية الكابلات من العناصر الخارجية التي قد تضر الالياف البصرية. الفاصلة الطلاء عادة مصنوعة من البلاستيك.
الألياف الضوئية تأتي نوعين رئيسيين التي تختلف أساسا في حجم الأساسية. أسلوب متعدد الالياف قد الأساسية قطرها اكبر بالمقارنة مع واحد واسطة الالياف. الألياف الضوئية مجمعة في المئات أو الآلاف في لتعويض بصري الكابل. سترة يحمي كابلات الالياف البصرية للاتصالات من عناصر خارجية.
لماذا الخلايا الكهروضوئية؟
هناك الكثير من الأسباب التي تجعل الخلايا الكهروضوئية هو المفضل من قبل شركات الاتصالات السلكية واللاسلكية. الأسباب الرئيسية وراء هذا الاختيار من حيث التكلفة والكفاءة والملاءمة.
الخلايا الكهروضوئية والزجاج بتكلفة أقل مقارنة الأسلاك النحاسية. وعلاوة على ذلك ، هو كفاءة الخلايا الكهروضوئية بسبب عدد من الأسباب. استخدام الضوء واسطة لنقل المعلومات يحقق الكثير من المزايا. أبرز ميزة هي سرعة نقل البيانات. هذا ليس من المستغرب جدا منذ يقطعها الضوء أسرع من أي موجة الحالية. ضوء إشارات أيضا إلى تدهور مؤشرات أقل مما كان يمر النحاس الموصلات. بالإضافة إلى ذلك ، على ضوء الإشارات تتطلب طاقة أقل لإحالتها.
المواد المستخدمة في الخلايا الكهروضوئية يجعلها مريحة جدا للاستخدام. الألياف البصرية هي أرق ، وخفيفة الوزن وأكثر مرونة من الأسلاك النحاسية. هذا يجعل من الأسهل لتنفيذ ، وإنشاء حزمة. فضلا عن ذلك ، ألياف بصرية لا تسخن ، وغير قابلة للاشتعال.
تكنولوجيا الخلايا الكهروضوئية
الخلايا الكهروضوئية وتعمل بنفس الطريقة التي تعامل بها أي نظام نقل المعلومات التقليدية. ستحتاج إلى شيء لنقل الإشارة ، وتحمل إشارة والحصول على شيء ما ، فضلا عن فك شفرة الإشارات.
وهناك نظام تحويل الالياف البصرية يتألف من أربعة عناصر رئيسية ؛ الارسال ، والألياف البصرية ، البصري المولد ، وبصري الاستقبال. ويجمع جهاز الارسال وتشفير المعلومات وتنتج في المقام الأول عن طريق إشارة الالياف البصرية. البصري المولد يعمل مثل تصعيدا في المحولات الكهربائية. انها اشارة الى تضخيم يشكلون مع اشارة التدهور. وأخيرا ، يترجم الاستقبال ويحصل على المعلومات وتحولها إلى شكل يمكن ان تكون معترف بها من قبل المتلقي.