صناعة الخلايا الشمسيّة في المنزل !!

الخلايا الشمسيّة (Solar Cells):

هي ألواح كهروضوئيّة، تُحوِّل الطّاقة الشمسيّة إلى طاقةٍ كهربائيّةٍ؛ عن طريق التأثير الفوتوضوئيّ؛ بحيث تُصنَع الخليّة من موادَّ شبهِ موصلةٍ، ممّا يُكسِبها خصائص كهربائيّة عند تعرُّضها إلى الضّوء، مثل: التيّار الكهربائيّ، والمقاوَمة، والجهد، ويجب أن تكون الخليّة الشمسيّة أيضاً قادرةً على امتصاص الضّوء، وإنتاج الإلكترونات، وتتراوح الأعمار الافتراضيّة للخلايا الشمسيّة على اختلاف أنواعها ما بين 10-30 سنةً.

الأدوات المُستخدَمة:

1.  صفيحة نحاسيّة.
2.  ورقة صنفرةٍ. 
3. ميكروأميتر؛ لقياس التيّار الكهربائيّ. 
4. عبوة بلاستيكيّة كبيرة، أو وعاء زجاجيّ. 
5. أسلاك، أو لواقط للتّوصيل. 
6. ملح. 
7. ماء.
8.  سخّان كهربائيّ. 
9. مقصّ معادن. 

خطوات صناعة الخلايا الشمسيّة في المنزل:

 لتصنيع خليّةٍ شمسيّةٍ منزليّةٍ تُتَّبَع الخطوات الآتية:

قصّ صفيحة النّحاس باستخدام مقصّ المعادن بحجمٍ ملائمٍ لحجم المصدر الحراريّ الذي ستوضَع فوقَه.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

تنظيف صفيحة النُّحاس بعد قصِّها باستخدام صابون أو مطهّرٍ خاصٍّ؛ لإزالة أيّة مادّةٍ دهنيّةٍ مُلتصقةٍ بها، ثمّ تنظيفها بورق الصّنفرة؛ لإزالة التّآكل الحاصل عليها، بالإضافة إلى كبريتيد النّحاس المُتكوذِن على سطحها. 


وضع الصّفيحة على درجة حرارةٍ عاليةٍ على السخّان الكهربائيّ، سَيُلاحظ تلوُّن النّحاس بألوانٍ مُتعدِّدةٍ؛ نتيجة التأكسد، مثل: اللون الأحمر، والبرتقاليّ، والأرجوانيّ، وعندما تسخن الصّفيحة كاملةً يتحوّل لونها إلى الأسود؛ بسبب تكوُّن أكسيد النّحاس.


تُترَك الصّفيحة على السخّان مدّة نصف ساعةٍ؛ بهدف تكثيف الطّبقة السوداء على سطحها، 


ثمّ تُترَك القطعة على الغاز بعد إطفائه حتّى تبرد ببطءٍ، بعدها تنكمش الصّفيحة النحاسيّة والطّبقة السوداء المتكوِّنة فوقها.



إزالة الطّبقة السّوداء المتكوّنة؛ بفركها باليد بخفّةٍ تحت الماء، ومن الجدير بالذّكر أنّه يجب تجنُّب كشط هذه الطبقة باستخدام الأدوات الحادّة؛ لتجنب تلف طبقة أكسيد النّحاس الأحاديّ الحمراء المتكوّنة. 

إحضار صفيحةٍ نحاسيّةٍ أخرى، وقطعها بحجم الصّفيحة الأولى نفسه.  طيّ الصّفيحتين النّحاسيّتين بشكلٍ يُلائم العبوة البلاستيكيّة، بحيث يكون وجه أكسيد النحاس الأحاديّ المتكوّن على الصّفيحة الأولى إلى خارج العبوة، مع ملاحظة تجنب ملامسة الصّفيحتين لبعضهما البعض. 

وَصْلُ القطب الموجب للميكروأميتر مع صفيحة النّحاس، ووصل القطب السّالب مع صفيحة أكسيد النّحاس الأحاديّ باستخدام لواقط التّوصيل.  مزج الماء السّاخن مع ملعقتَين من الملح، ثمّ سكب المزيج في العبوة، مع تجنُّب غمر الصّفيحتين غمراً كاملاً؛ لمنع ملامَسة لواقط التّوصيل للماء، فتُترَك مسافة إنش واحدٍ تقريباً.

عند اصطدام الأشعّة الشمسيّة بالإلكترونات الموجودة على سطح صفيحة أكسيد النّحاس الأحاديّ، تكتسب الإلكترونات طاقةً كافيةً تجعلها حرّة الحركة، ممّا يؤدّي إلى تحرُّكها في الماء المالح، وانتقالها عبر صفيحة النّحاس إلى الأسلاك الكهربائيّة، لذا تتحرّك إبرة الميكروأميتر، وقد تُعطي قراءةً تتراوح بين 30-50 ميكروأمبير؛ عند تعريض الخليّة لأشعّة الشمس، وقراءة تتراوح بين 0.5-0.6 ميكروأمبير عند وضع الخليّة في الظلّ.