تحت هذه التغريدة، سوف أقوم بسرد تاريخي لتطور الخلايا الكهروضوئية
سنة 1839 م ، اكتشف العالم الفيزيائي الفرنسي أنطوان سيزار بيكريل (antoine césar becquerel) ظاهره مثيره للأهتمام، عند تسليط الضوء على قطب كهربائي (electrode) مغمور في مادة سائاة موصلة للكهرباء، ينتج تيار كهربائي مستحث.وهذا ما يسمى التأثير الكهروضوئي.
وفي عالم 1860م ، حينما أراد المهندس البريطاني ويلوبي سميث ( Willoughby Smith ) اختبار خطوط التلغراف الموجودة تحت الماء، أكتشف عن طريق الصدفة أن مادة السيلينيوم عندما تتعرض للضوء تصبح مادة موصلة جيدة للكهرباء ولكن في حالة عدم وجود أي ضوء ، فلن تعمل المادة على توصيل الكهرباء.
وبعد عقد من الزمن، قام عالمان وليم أدمز (William Adams) و ريتشارد داي (Richard Day) بتأكيد هذه النظريه حيث أن ضوء الشمس يخلق تيار كهربائي على السيلينيوم تحت الماء. وبعد تأكيد النظرية أستمر العلماء لمحاولة معرفة العلاقة بين اشعة الشمس و السيلينيوم.
يعود الفضل الى المخترع الأمريكي تشارلز فريتس(Charles Fritts) لاختراع اول خلية كهروضوئية حقيقية وذلك من خلال وضع طبقة من السيلينيوم على لوح معدني ومن ثم قام بطلائه بورق الذهب و كان ذلك عام 1883م.
حين توجيه اللوح المعدني الى أشعة الشمس ينتج من ذلك تيار كهربائي ضعيف جدا ذو كفائة اقل من 1% بنسبة للطاقة المعرض لها من الاشعة الشمسية. ولكنها كانت البداية.
وفي سنة 1904م، قام شاب الماني الاصل بشرح وتوضيح كيف يمكن للضوء توليد الكهرباء.حيث ناقش الشاب مع مجموعة من العلماء بأن الضوء يتكون من حزم صغيرة من الطاقة التي تتحرك مثل الموجة. قام بتسميتها بالكم الضوئي (light quantum)، أصبح هذا المصطلح في وقت لاحق يعرف باسم الفوتون (photon).
وتكهن هذا الشاب بأن هذه الحزم الصغيرة من الطاقة يمكن أن تطرق الإلكترونات الحرة من بعض المواد مثل السيلينيوم (المعروف لاحقًا باسم أشباه الموصلات). هذه الإلكترونات الحرة المتأثرة بالضوء تتحرك من خلال سلك موصل والتي ينشئ عنها تيار كهربائي
اسم هذا الشاب هو البرت آينشتاين (Albert Einstein) الذي حصل عام 1921م على جائزة نوبل في الفيزياء عن عمله في مجال الخلايا الكهروضوئية (وليس، كما يعتقد الاغلب ، عن النظرية النسبية).
في عام 1953 م، وجد ثلاثة علماء فيزيائيين واخر كيميائي من مختبرات بل (Bell Labs) وهم جيرالد بيرسون (Gerald Pearson) و داريل شابين(Daryl Chapin) و كالفين فولر(Calvin Fuller) أن السيليكون مادة أفضل لاستخدامها في الخلايا الكهروضوئية بدلاً من السيلينيوم.
حيث اتضح أن السيايكون أكثر كفاءة خمس مرات من السيلينيوم. ومع استمرار التجارب وفي غضون عام، طور الفريق خلايا ذات فاعلية تصل إلى 50 مرة اكثر من الخلايا التي تم إنشاؤها باستخدام السيلينيوم.
أهتمت وكالت الفضاء(NASA)بهذا المجال وذلك لتوفير الكهرباء للأقمار الصناعية والمركبات الفضائية،حيث قامت بتمويل الأبحاث بهذا المجال. ولكن ظلت الأسعار مرتفعة جدا،وبحلول عام 1971م كان سعر الكهرباء المولدة من خلال الخلايا الكهروضوئية يزيد عن الكهرباء المولدة من خلال الوقود بمأتين ضعف.
مع مرور السنين، استمرت الأبحاث في مجال الخلايا الكهروضوئية وذلك لتقليل تكلفتها المادية والرفع من معدل كفاءتها. ولكن حتى وقت قريب كانت هذه الأنظمة تعمل فقط في مشاريع بعيدة جدًا أو مكلفة للغاية، حيث لا يعد الوصول إلى الكهرباء التقليدية خيارًا.
أيضا التكلفة القليله للكهرباء المولدة من الوقود قلصت من التنمية التجارية للخلايا الكهروضوئية. وكان استخدام الخلايا الكهروضوئية محصورة فقط على الأثرياء جدا.
في عام 2001، بدأت الحكومة اليابانية في تنفيذ برامج تحفيزية لتعزيز الطاقة الشمسية، وسرعان ما تبعتها ألمانيا. دفعت زيادة الطلب والابتكارات في تقنيات تصنيع الخلايا الكهروضوئية الأسعار الى الانخفاض من 55$ / واط في سنة 1976م الى 12.25$ / واط في سنة 1984 الى 3.50$ / واط في سنة 2001م.
هذه الأسعار المنخفضة، بالإضافة إلى أسعار النفط المرتفعة، بالإضافة إلى برامج التحفيز الحكومية، قد بشرت منذ ذلك الحين في بدا عصر الخلايا الكهروضوئية.
التنبؤ بالمستقبل هو احتمال محفوف بالمخاطر، ولكن على مدى السنوات الخمس الماضية، نمت منشآت الأنظمة الكهروضوئية بشكل سريع و مرعب جدا كما هو موضح بالرسم البياني.
في الختام مما لا شك فيه ان الوقود الأحفوري بالإضافة لأضرارة البيئة، سينضب يومًا ما لا محاله، والغرب منذ عقود وهو يدعم بشكل موسع الأبحاث الرامية لتطوير الخلايا الضوئية وكيفية تطوير كفائتها، بالإضافة إلى طرق تخزين الطاقة المتولده منها.
وفي هذا الصدد، تسعى المملكة من خلال رؤية 2030 أن يكون لها دور رئيس وريادي في قطاع الطاقة الذرية والمتجددة بشكل عام وفي مجال الطاقة الكهوضوئية بشكل خاص، إقليمياً في المدى القصير، ودولياً على المدى الطويل.
#الطاقة_المتجددة
@KA_CARE
@SaudiNREP
#الطاقة_المتجددة
@KA_CARE
@SaudiNREP
جاري تحميل الاقتراحات...