كيف تصنع طاقة شمسية
جدول المحتويات
كيف تصنع طاقة شمسية في المنزل خطوات عملية لصناعة خلية شمسية باستخدام النحاس والماء والملح لإنتاج تيار كهربائي بسيط.
مقدمة
الطاقة الشمسية من أهم مصادر الطاقة المتجددة التي يعتمد عليها العالم اليوم لتوليد الكهرباء النظيفة. ورغم أن إنتاجها على نطاق واسع يحتاج إلى تقنيات متقدمة، يمكن تجربة صناعة خلية شمسية بسيطة في المنزل باستخدام أدوات متوفرة، وذلك لفهم كيفية عملها بشكل عملي وتجريبي. هذه التجربة التعليمية تساعد على إدراك فكرة التحويل الكهروضوئي التي تقوم عليها صناعة الألواح الشمسية الحديثة.
المواد المستخدمة
- سخان كهربائي
- علبة بلاستيكية شفافة
- ملح طعام
- ماء
- ورقة رمل
- مقص معدني
- صفيحة نحاس (مساحة نصف قدم مربع تقريبًا)
- جهاز أميتر لقياس التيار الكهربائي
خطوات صناعة خلية شمسية بسيطة
- تحضير النحاس:
- قص صفيحة النحاس بالمقص المعدني.
- نظفها جيدًا باستخدام ورقة الرمل لإزالة أي شوائب أو صدأ.
- تسخين النحاس:
- ضع الصفيحة على السخان الكهربائي وسخّنها حتى يتغير لونها إلى الأسود (نتيجة تكوّن أكسيد النحاس).
- اتركها لتبرد، حيث ستتشكل طبقة رقيقة من أكسيد النحاس الأحادي (Cu₂O).
- إعداد المحلول:
- املأ العلبة البلاستيكية بالماء وأضف إليه ملح الطعام لصنع محلول ملحي.
- تجميع الخلية:
- ضع الصفيحة النحاسية المؤكسدة داخل العلبة.
- أضف صفيحة نحاس أخرى نظيفة لتكون القطب الثاني.
- تأكد أن الصفيحتين لا تلمسان بعضهما البعض.
- توصيل الدائرة:
- اربط الأسلاك بكل صفيحة.
- وصلها بجهاز الأميتر لمراقبة مرور التيار الكهربائي عند تعرض الخلية لأشعة الشمس.
⚡ مبدأ العمل طاقة شمسية
- عند تعرض الصفيحة المؤكسدة لأشعة الشمس، تكتسب الإلكترونات طاقة وتتحرك عبر band gap داخل المادة شبه الموصلة.
- هذه الحركة تولد تيارًا كهربائيًا ضعيفًا يمر عبر المحلول الملحي إلى الصفيحة الأخرى.
- يتم قياس هذا التيار بواسطة الأميتر، حيث يصل عادةً إلى حوالي 50 مايكرو أمبير عند 0.25 فولت.
🎓 ملاحظات تعليمية
- هذه الخلية الشمسية البسيطة لا تكفي لإضاءة مصباح أو شحن بطارية، لكنها مفيدة كتجربة تعليمية.
- لفهم كيفية تشغيل الأجهزة المنزلية بالطاقة الشمسية، نحتاج إلى ألواح شمسية تجارية مصنوعة من السيليكون، قادرة على إنتاج تيار أكبر بكثير.
- يمكن استخدام هذه التجربة كـ كشاف ضوء أو مقياس ضوئي بسيط.
لمسة من العلم والتجربة
صناعة خلية شمسية في المنزل تمنحك فرصة لفهم أساسيات الطاقة المتجددة بشكل عملي، وتوضح كيف تتحول أشعة الشمس إلى كهرباء عبر المواد شبه الموصلة. ورغم أن هذه التجربة لا تكفي لتشغيل الأجهزة، إلا أنها خطوة تعليمية ممتعة نحو استكشاف عالم الطاقة النظيفة.
إقرأ أيضا:طريقة عمل خروف العيد للأطفال
