كيفية صناعة ألواح الخلايا الشمسية

تحضير الأدوات والمعدّات

للبدء بعمليّة صناعة ألواح الخلايا الشّمسيّة يتم أولاً تجهيز المواد والمعدّات اللّازمة، وأهم تلك المواد هي الخلايا الشّمسيّة التي يمكن شراؤها عبر مواقع الإنترنت بأسعار تعتمد على بلد المنشأ، والكفاءة، والضّمانات التي يحصل عليها المُشتري إزاء عمليّة الشّراء، يتبع ذلك تحضير باقي الأدوات، والتي تشمل ماكنة اللّحام الخاصّة بالحديد، ولاصق اللّحام، ومنشار، وبعض الألواح الخشبيّة، والنظارات الواقية، وأجهزة قياس الجهد الكهربائي والتيّار الكهربائي، بالإضافة إلى قلم رصاص ومسطرة.

خطوات العمل والتركيب

يتم تركيب الخلايا الشّمسيّة كما يأتي:

• تتمثّل الخطوة الأولى بإنشاء قاعدة لتثبيت الخلايا الشّمسيّة عليها باستخدام الألواح الخشبيّة والورق المقوّى، ثم تكوين إطار يتناسب حجمه مع هذه القاعدة باستخدام الألواح الخشبيّة الرّقيقة، ومراعاة ألّا يكون الإطار الخارجي مرتفعاً جدّاً؛ لضمان عدم حجب الأشعة الشّمسيّة، ثم طلاء القاعدة، والإطار، ولوح من (pegboard).
• تجميع الخلايا الشّمسيّة وربطها مع بعضها البعض باستخدام أسلاك (tabbing wire) ولحام الحديد، مع الانتباه لكون الجانب السفلي من هذه الخلايا يُعتبر بمثابة القطب الموجب لها، والجانب العلوي هو القطب السّالب، وربط الخلايا على التوالي بمجموع يعادل 36 خلية؛ لإعطاء 63 واط، وربط سلاسل الألواح الشمسيّة (بالإنجليزية: strings of solar cells) باستخدام أسلاك (bus wire).
• تثبيت لوح (pegboard) داخل الإطار، وذلك بعد وضع الخلايا الشمسية فيه بشكل مؤقت للتأكد من مواقع وضع البراغي، ثم إخراجها منه بعد وضع العلامات المطلوبة، ثم حفر حفرتين في طرف الإطار للسماح بالتوصيلات الكهربائية الموجبة والسالبة بالمرور منها.
• تثبيت الخلايا الشّمسيّة ولصقها بلوح (pegboard) باستخدام السيليكون، ثم ربط سلاسل الخلايا الشمسية مع بعضها بواسطة اللّحام وأسلاك (bus wire)، مع الانتباه لقياس الجهد الكهربائي والتيّار بعد كل عمليّة ربط؛ لضمان عدم حدوث مشاكل تتعلق بما سبق في نهاية العمل، ولحم أسلاك قياسها 22 (gauge wires 22) مع أسلاك (bus wires)، ويمكن استخدام غلاف بلاستيكي لتغطية الأسلاك عند الرغبة في تحسين شكل الخليّة الشّمسيّة.
• البدء بالتوصيلات الكهربائيّة للوحة الخلايا الشّمسيّة، وتُستخدم لذلك بطّاريّة الشّحن العميق (بالإنجليزية: deep cycle battery)، ومنظم الشحن (بالإنجليزية: charge controller)، والعاكس (بالإنجليزية: inverter)، وتوصيل هذه الوحدات مع اللوحة الشمسيّة بواسطة الأسلاك، مع ضرورة الانتباه لطريقة التوصيل الصّحيح التي تشمل توصيل الألواح الشمسية مع الجزء الخاص بها في منظم الشحن، وتوصيل البطارية مع الجزء الخاص بها مع منظم الشحن، وتوصيل العاكس بالبطاريّة.
• تثبيت إطار آخر من نوع الخشب الرقيق المُستخدم في صنع الإطار الخارجي للوحة الشمسية وبحجم مساوٍ له فوق زجاج (plexiglass) بعد وضعه فوق اللوحات الشمسية، باستخدام براغٍ مخصصّة للخشب المعالَج ضد الضغط، والانتباه أثناء حفر الزجاج لتثبيت البراغي به تجنّباً لكسره.
• تثبيت لوحة أخرى من الخشب الرقيق على الجزء الخلفي من اللوحة الشمسيّة؛ لدعمها، ويُنصح بتركيب صندوق على الجزء الخلفي من اللوحة الشمسية يحتوي على صمام ثنائي (بالإنجليزية: blocking diode) لمنع التيار الكهربائي من العودة باتجاه عكسي؛ كخطوة احترازيّة لحالات ارتجاع التيّار الكهربائي، وبذلك تكون لوحة الخلايا الشّمسيّة جاهزة للتثبيت على السّطح.

مبدأ عمل الخلايا الشّمسيّة

تحوّل الخلايا الشّمسيّة أو الضوئيّة الطاقة الضّوئية إلى طاقة كهربائيّة، وتُصنع أغلب أنواع هذه الخلايا من مادّة السيليكون، مع مراعاة الاختلافات في الكفاءة والتكلفة، وعلى عكس غيرها من وحدات تحويل الطّاقة إلى طاقة كهربائيّة، كالبطّاريّات أو خلايا الوقود، فإن الخلايا الشمسيّة لا تعتمد على التفاعلات الكيميائيّة أو الوقود لإنتاج الطّاقة الكهربائية، كما أنها لا تحتوي على أجزاء مُتحرّكة كالمولّدات الكهربائيّة.