إلعب وابتكر

إلعب وابتكر

كيف تحوّل طاقة الشمس إلى كهرباء?

خلايا الطاقة الشمسية هي وسائل تحول الطاقة الشمسية إلى كهرباء. الخلايا الشمسية التي تباع لتوضع على أسطح المنازل تصنع من السيليكون المضغوط, بواسطة مصانع متقدمة, وباستخدام درجات حرارة عالية جدًا, وتكلفة باهظة بالطبع. نستطيع نحن أن نصنع خلية بسيطة, وهذه هي الأدوات والخطوات:

الأدوات

  • بدلا من شرائح السيليكون, سنستخدم شرائح معدنية متأكسدة, سنصنعها من لوح النحاس اللامع, ويمكن أن يكون حجمها مربعًا طول ضلعه عشرة سنتيمترات.
  • مشبكان معدنيان معزولان موصلان بسلكين سيكونان فيما بعد طرفين للكهرباء الناتجة.
  • عداد حساس لقياس الكهرباء, بواسطة إبرة متحركة. ويمكن استخدام مفك حساس للكهرباء.
  • سنستخدم فرنًا كهربائيًا, وهو يوجد لدى صناع الخزف, ويمكن استخدام سخان له سلك نحاسي ملولب.
  • زجاجة من البلاستيك الشفاف ويمكن استخدام زجاجة مياه الشرب, بعد قص الجزء العلوي.
  • ملح طعام.
  • ماء صنبور.
  • ورق صنفرة

الطريقة:

  • يتم تسخين لوح النحاس بعد تنظيفه بورق الصنفرة فوق سخان الكهرباء.
  • سترى تحوّل ألوان لوح النحاس, بعد التسخين, إلى اللون البرتقالي, ثم اللون البنفسجي ثم اللون الأحمر.
  • بعد زيادة التسخين يتحول اللون الأحمر, في كل لوح النحاس إلى طبقة من اللون الأسود تسمى أكسيد الكوبريك.
  • استمر في التسخين نصف ساعة, ثم دع الشريحة تهدأ وتبرد ببطء, وأثناء التبريد ستنكمش, وحينها تزول هذه الطبقة السوداء. ويمكن استخدام الماء بعد التبريد لغسل ما تبقى من الطبقة السوداء.
  • لاستكمال صنع الخلية الشمسية, اثن هذا اللوح النحاسي داخل الزجاجة, واثن مقابله لوحًا مماثلاً لم يتم تسخينه. وضع ماء في الزجاجة, مع ملح الطعام.
  • استخدم المشبكين وأوصلهما, الأول باللوح الذي تم تسخينه والآخر باللوح الجديد.
  • قم بتوصيل السلك القادم من اللوح الذي تم تسخينه بطرف عداد الكهرباء السالب, والسلك القادم من اللوح الجديد بالطرف الموجب.
  • إذا وضعت الزجاجة في ضوء الشمس, تحرك مؤشر عداد الكهرباء. إذا وضعتها في الظل لم يحدث شيء!

التفسير:

  • لوح الأكسيد الذي صنعناه أصبح من المواد التي نسميها: أشباه الموصلات. فهو ليس موصلا تامًا للكهرباء أو عازلاً تامًا لها. وفي تكوينه توجد الإلكترونات متصلة بالنواة, ولأن الإلكترونات لا يمكنها البقاء ساكنة, فإنها بحاجة إلى طاقة للتحرك. وهذه الطاقة سيوفرها ضوء الشمس, الذي سيحرر الإلكترونات من أسرها, فتقفز, ومن حركتها بين قلب النواة وطرفها تنتج الكهرباء.
  • ستجد بالقياس أن الخلية التي صنعناها معًا ستنتج ربع فولت (البطارية الصغيرة التي تباع قوتها فولت واحد ونصف الفولت). أي ما يساوي 12 ونصف ميكرووات, لذلك لن تستطيع إشعال الضوء منها, أو إضاءة المنزل, لأنك ستحتاج إلى خلايا بحجم مئات الأمتار, فقط يمكنك معرفة وجود الكهرباء من عداد الكهرباء الدقيق.

 


 

ضياء الدين أبو الصفا