انرژی خورشیدی و سلولهای خورشیدی
 

امروزه بشر با دو بحران بزرگ روبرو است که بیش از آنچه ما ظاهرا تشخیص می دهیم با یکدیگر ارتباط دارند. از یک طرف جوامع صنعتی و همچنین شهرهای بزرگ با مشکل الودگی محیط زیست مواجهند و از طرف دیگر مشاهده می شود که مواد اولیه و سوخت مورد نیاز همین ماشینها با شتاب روز افزون در حال اتمام است.

اثرات مصرف بالای انرژِی در زمین و آب و هوا آشکارا مشخص می باشدو ما تنها راه حل را در پایین اوردن میزان مصرف انرژی می دانیم ,حال انکه این امر نمی تواند به طور موثر ادامه داشته باشد.توجه و توصل به انرژی اتمی به عنوان جانشینی برای سوختهای فسیلی نیز چندان موفقیت آمیز نبوده است.

صرف هزینه های سنگین و همچنین تشعشعات خطر ناکی که ازنیروگاههای اتمی در فضا پخش شده ,نتیجه مثبتی نداشته است و اگر یکی از این نیروگاهها منفجر شود زیانهای فراوان و جبران ناپذیری به بار خواهد اورد.به علاوه به مشکل اساسی که در مورد مواد سوختی نظیر نفت ,گاز و زغال سنگ داشتیم بر می خوریم بدین معنی که معادن اورانیم که سوخت این نیروگاهها را تامین می کند منابع محدودی هستند و روزی خواهد رسیدکه این ذخایر پایان خواهد یافت و ماده ای که جایگزین ان شود وجود نخواهد داشت.


انرژی خورشیدی :

خورشید به عنوان یک منبع بی پایان انرژی می تواند حلال مشکلات موجود در مورد انرژی و محیط زیست باشد.انرژی بدون خطر ...
این انرژی که به زمین می تابد هزاران بار بیشتر از انچه که ما نیاز داریم و مصرف می کنیم ,می باشد.حتی نور کمی که از پنجره به اتاق میتابد دارای انرژی بیشتری از سیم برقی است که به داخل اتاق کشیده شده است.از انرژی خورشیدی می توان استفاده های مهم و کاملا مفید, به عنوان یک انرژی تمیز و قابل دسترس در همه جا استفاده کرد. اما از نور خورشید به طور مستقیم نمی توان به جای سوخت های فسیلی بهره برد بلکه باید دستگاههایی ساخته شود که بتوانند انرژی تابشی خورشید را به انرژی قابل استفاده نظیر انرژی مکانیکی, حرارتی الکتریسیته و ...تبدیل کنند.


مصارف انرژی خورشیدی :

1)گرم کننده ها مثل ابگرمکن خورشیدی که برای گرمای خانه ها و کوره های خوشیدی که برای ذوب فلزات حتی با دمای بالا نظیر اهن استفاده می شود و دمایی تا حدود 6000درجه سانتی گراد تولید می کنند.
2)دستگاههای اب شیرین کن که توسط اینه هایی نور خورشید را روی مخازن اب متمرکز می کنند تا کار تبخیر را انجام دهد.
3)الکتریسیته خورشیدی در این روش که نسبت به سایر روشها ارجحیت دارد.انرژی الکتریکی به سادگی قابل تبدیل به سایر انرژی ها بوده و می توان ان را ذخیره کرد.


طریقه دریافت الکتریسیته از انرژی خورشیدی :

1) نیروگاه های حرارتی که حرارت لازم توسط اینه هایی که نور خورشید را روی دیگ بخار متمرکز میکنند, تولید میشود.
2} اثر فتوولتایی:در این روش انرژی تابشی مستقیما به انرژی الکتریکی تبدیل میشود.قطعاتی که اثر فتوولتایی از خود نشان میدهند به سلول خورشیدی معروفند .
و در حال حاظر بیشترین استفاده از انرژی خورشیدی با این روش است.در برخی کشورها نیروگاه های فتوولتائیک ساخته شده که برای تولید برق است.
اما بیشترین استفاده از سلولهای خورشیدی در نیروگاه(( فتو ولتائیک50مگاواتی جزیره کرت یونان))است.


اساس کار سلولهای خورشیدی :

سلول خورشیدی عبارت از قطعات نیمرسانایی هستند که انرژی تابشی خورشید را به انرژی الکتریکی تبدیل میکنند.رسانندگی این مواد به طور کلی به دما ,روشنایی ,میدان مغناطیسی و مقدار دقیق ناخالصی موجود در نیم رسانا بستگی دارد.
از ویژگی های سلولهای خورشیدی میتوان به این موارد اشاره کرد:
جای زیادی اشغال نمی کنند .قسمت متحرک ندارند .بازده انها با تغییرات دمایی محیط تغییرات چندانی نمی کنند.نسبتا به سادگی نصب می شوند.به راحتی با سیستمهای به کار رفته در ساختمان جور می شوند.
همچنین از اشکالات سلولهای خوشیدی می توان به تولید وسایل فتوولتائیک که هزینه زیادی دارد و چگالی انرژی تابشی که بسیار کم است اشاره کرد که در فصول مختلف و ساعات متفاوت شبانه روز تغییر می كند که باید ذخیره شود و همین موضوع بسیار هزینه بر است.


کاربردهای سلولهای خوشیدی :

1)تامین نیروی حرکتی ماهواره ها و سفینه های فضایی
2)تامین انرژی لازم دستگاهایی که نیاز به ولتاژهای کمتری دارند مثل ماشین حساب و ساعت
3)تهیه برق شهر توسط نیروگاههای فتوولتائیک
4)تامین نیروی لازم برای حرکت خودروها و قایقهای کوچک

      رشد جمعیت وبه موازات آن مصرف روز افزون و بکارگیری روشهای جدید علمی و فنی باعث افزایش تولید محصولات مصرفی شده است و این مرهون استفاده بالای منابع انرژی در جهان می باشد همچنین رشد اقتصادی جهانی مهمترین محرک برای رشد تقاضای انرژی در جهان بوده است و از آنجا که کشورها برای رشد اقتصادی خود نیازمند انرژی هستند همواره مقادیر بیشتری از آن را مطالبه می کنند . بنابراین مصرف بی رویه از منابع انرژی وپیامدهای نامطلوب آن تفکر چاره اندیشی در بشر راقوت بخشیده است . در حال حاضر اصلی ترین منبع انرژی را سوختهای فسیلی مثل زغال سنگ نفت وگاز طبیعی به خود اختصاص داده اند و به دنبال اینها سوخت های هسته ای ومنابع هیدرولیکی هستند که تقریبا به میزان یکسانی موجود می باشند. سوختهای فسیلی عملاً غیر بازیافت هستند وبه اصطلاح منابع برگشت ناپذیر وتجدید نشدنی می باشند.

 بر اساس شواهد موجود چنانچه مصرف منابع انرژی از نوع سوختهای فسیلی در مقایسه با دیگر سوخت ها همچون گذشته با روند پر شتاب خود به پیش روند ذخایر این نوع سوختها در مدت زمان نسبتا کوتاهی رو به نابودی می روند . مشکل اصلی استفاده از سوختهای فسیلی حمل و نقل و انتقال آن می باشد چرا که محل های این ذخایر در فاصله بسیار دوری از محل استفاده آنها واقع شده اند و علاوه بر این آلوده ساختن بیش ازحد محیط پیرامون به واسطه وجود دوده و گرد وغبار زیاد مشکل دیگری را ایجاد می کند. محدودیت ها و عدم امکان بازیافت سوختهای فسیلی  سوزاندن نا معقولانه و دیگر فاکتورهای یادشده نه تنها ضرورت استفاده بهینه و به جا از سوختهای فسیلی را می طلبد بلکه ضرورت جایگزین کردن منابع انرژی دیگررا بجای سوختهای فسیلی به عنوان مسئله مهم وجدی مطرح می سازد . از مجموع تمام سوختهای فسیلی مورد مصرف حدود یک چهارم آنها صرف تولید انرژی الکتریکی در نیروگاههای فسیلی می شوند واز باقی آن بخش عظیمی صرف تولید گرما و دیگر انواع انرژی در رشته های مختلف اقتصاد ملی می گردد . با توجه به محدود بودن سوختهای فسیلی توجه به منابع انرژی جدید امری اجتناب ناپذیر است .  تعدادی از منابع جدید انرژی که به نام انرژی نو خوانده می شوند عبارتند از : انرژی باد ، اقیانوس،  جزرومد ، زمین گرمائی ، خورشید و... . کسب این نوع انرژی ها هم از نظر تکنولوژی گران و هم محدود می باشد و مخرج آن ها بیش از آن است که در آینده نزدیک درصد قابل ملاحظه ای از کل انرژی تولید شده را تشکیل دهند .

از میان انرژی های نو امیدهای فراوانی به سوخت هسته ای می رود . اورانیوم نه تنها در قشر زمین بلکه در اعماق اقیانوسهای جهان به وفور یافت می شود ، اما متأسفانه ذخائر این عنصر بسیار پراکنده هستند . این امکان که بتوان تمام ذخائر اورانیوم را تبدیل به سوخت هسته ای قابل شکافت کرد وجود دارد . با سوختن اورانیوم در راکتور های هسته ای سوخت ثانویه ای به نام پلوتونیوم بدست می آید . تولید سوخت هسته ای ثانویه میتواند موجب کاهش ضرورت استخراج اورانیوم طبیعی گردد . از سوی دیگرمی دانیم که غنی سازی اورانیوم طبیعی با عیار پایین تر مقرون به صرفه تر می باشد . اینها موجبات افزایش میزان ذخائر سوخت هسته ای را که می توانند پاسخگوی نیاز بشر تا چندین قرن باشند را فراهم می سازد . از مشکلات عمده و مهمی که باید مدنظر داشت و سعی در راه حل آن نمود همانا مسئله زیست محیطی استفاده ازمنابع اولیه انرژی مانند سوختهای فسیلی است . اگر بخواهیم در این ارتباط مقایسه ای بین نیروگاههای اتمی برق ونیروگاههای فسیلی داشته باشیم بالتبع نیروگاههای اتمی برق راترجیح خواهیم داد . مهمترین مزیت نیروگاههای هسته ای این است که آنها موجب آلودگی اتمسفر نگردیده و اکسیژن موجود در هوا را مصرف نمی کند . این در حالی است که نیروگاههای فسیلی و دیگر صنایع که از سوختهای فسیلی استفاده می کنند نه تنها مقدار زیادی از اکسیژن هوا را مصرف می کنند بلکه خود عامل تولید وپخش مقدار بسیار زیادی از مواد مضر به صورت اکسیدها و دیگر ذرات رسوبات جامد می باشند .