ما الفروقات الجوهرية بين الخلايا الشمسية والخلايا الكهروضوئية؟

يتحول العالم نحو مصادر الطاقة المتجددة، ويُعد أكثرها انتشاراً الطاقة الشمسية، إذ انتشرت على نطاق واسع لتوليد الكهرباء وغيرها من الاستخدامات. أمّا عن طرق الاستفادة من هذه الطاقة، فهي متعددة، لكن أكثرها شيوعاً الخلايا الشمسية والخلايا الكهروضوئية اللتين يخلط الكثيرون بينهما، ويعتقدون أنهما اسمان للشيء نفسه، مع أن لهما تركيباً مختلفاً، والغاية من استخدامهما مختلفة أيضاً، فما الفرق بينهما؟ هذا ما سنتعرف عليه في المقال التالي. 

ما الفرق بين الخلايا الكهروضوئية والخلايا الشمسية؟

باختصار شديد، تُستخدم الخلايا الكهروضوئية لتحويل الطاقة الشمسية إلى كهرباء، أمّا الخلايا الشمسية تستفيد من أشعة الشمس لتحويلها إلى طاقة حرارية، (الحصول على الماء الساخن المنزلي والتدفئة على وجه التحديد). أي أن الغاية من استخدام كل منهما مختلفة، لكن تكمّل إحداهما الأخرى. وعلى ذلك، يختلف التركيب الداخلي لكلٍ من الخلايا الكهروضوئية والخلايا الشمسية، وسنتحدث بشيء من التفصيل عن هذا التركيب وآلية عملهما لتوضيح الاختلاف.

اقرأ أيضاً: ما أنواع الطاقة الشمسية وما أبرز مميزاتها وعيوبها؟

الخلايا الشمسية والحصول على الطاقة الحرارية 

تجتمع عدة خلايا في نظام الطاقة الحرارية الشمسية لتمتص الإشعاع الشمسي الذي يصل إلى مادة الامتصاص، التي تنقل الطاقة بدورها إلى الوسط، حيث يوجد محلول من الماء والجليكول (الوسيط). ينقل الوسيط الحرارة إلى مبادل حراري. بارتفاع حرارة الماء تكون الطاقة الشمسية قد تحوّلت إلى حرارية.

يوجد نوعان لأنظمة الخلايا الشمسية الحرارية:  

المجمّعات الحرارية الشمسية المسطحة

تشبه المجمعات الحرارية الشمسية المسطحة إلى حد ما الألواح الكهروضوئية من الخارج فقط، وربما قد يكون هذا النوع هو سبب الخلط بين الخلايا الكهروضوئية والشمسية، إذ لا يعرف الكثيرون أن التركيب الداخلي لكلٍ منهما مختلف.

في المجمّعات الحرارية الشمسية المسطحة، يكسو الألواح الجزء الماص للطاقة الشمسية والذي له شكل لوح معدني مسطح. ويتم توصيله من الأسفل بأنابيب يدور ضمنها الوسيط الذي يسخن الماء الموجود في الخزان. 

المجمّعات الحرارية الشمسية الفراغية

تكون المجمعات الحرارية الشمسية الفراغية عبارة عن عدة أنابيب مفرغة ومنفصلة، ولا يكون نظام الامتصاص متكاملاً. يدور الوسيط في كل أنبوب على حدة لينقل الحرارة من الشمس إلى الماء المخزن في المبادل.

اقرأ أيضاً: كيف تتحول الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية بوجود منظومة الطاقة الشمسية؟

الخلايا الكهروضوئية وتوليد الكهرباء 

المادة الأساسية في صناعة الخلايا الكهروضوئية هي السيليكون التي تمتص الطاقة الشمسية لتحويلها إلى الطاقة الكهربائية اللازمة لتشغيل الأدوات والأجهزة الكهربائية في المنازل والمكاتب والمصانع والمدن. وبذلك فإن تطبيقات الخلايا الكهروضوئية واسعة النطاق مقارنة بالخلايا الشمسية، تعتمد في عملها على مادة شبه موصلة غالباً ما تكون السيليكون. تجتمع عدة خلايا شمسية بشكل متسلسل لتشكيل لوح، وتجتمع عدة ألواح لتشكيل منظومة الطاقة الكهروضوئية. تتصل الألواح بقطعة أساسية تسمى العاكس، ويعمل على تحويل التيار المباشر إلى تيار متردد (متناوب)، وهو نوع التيار الذي تعمل عليه الأجهزة الكهربائية.

تعمل المنظومة بشكل ممتاز في الأيام المشمسة، وتقل إنتاجيتها في الشتاء والخريف، لكنها لا تنعدم.

أنواع الخلايا الكهروضوئية 

يوجد نوعان للخلايا الكهروضوئية أيضاً. يُصنع النوع الأول من السيليكون أحادي البلورية، وتكون ألوان الألواح مختلفة من الأزرق الداكن إلى الأسود. تتميز بمقاومتها الجيدة للتلف الميكانيكي وتتحمل درجات الحرارة القصوى، وهي ذات كفاءة عالية.

أما النوع الثاني يستخدم فيه السيليكون متعدد الكريستالات المنتَج من العديد من البلورات الأحادية. لونه أزرق فاتح، وهو أقل كفاءة وأكثر عرضة للتلف بسبب درجات الحرارة المرتفعة، لكنه أقل تكلفة.

اقرأ أيضاً: إليك أساليب الاستفادة من الطاقة الشمسية

أوجه الاختلاف بين الخلايا الكهروضوئية والخلايا الشمسية

بعد التعرف على الفروقات الجوهرية بين الخلايا الكهروضوئية والخلايا الشمسية، يمكن إجراء مقارنة بينهما بسهولة: 

هل تفكر أخيراً بأيهما أفضل؟ الخلايا الكهروضوئية أم الشمسية؟ بعد معرفة الغاية من كل منهما لا يمكن تضمين الأفضلية ضمن نقاط التشابه والاختلاف، فكما لاحظت هما نظامان مختلفان جداً، واختيار أحدهما يعود لاحتياجاتك الشخصية.