الخلايا الشمسية مقابل الصمام: الفرق والمقارنة

تعد الطاقة موضوعًا بارزًا لعقود من الزمان وستظل كذلك على الإطلاق. لقد أبقى موضوع الطاقة المستدامة أعظم العقول في العمل وحثهم على إيجاد الحل.

تأتي هذه الحلول مع اختراعات ممتازة تحدد العصر. كان اثنان من هذه الاكتشافات من الخلايا الشمسية و LED.

الوجبات السريعة الرئيسية

1. تقوم الخلايا الشمسية بتحويل ضوء الشمس إلى طاقة كهربائية ، بينما تقوم مصابيح LED بتحويل الطاقة الكهربائية إلى ضوء.
2. تتكون الخلايا الشمسية من مواد شبه موصلة مثل السيليكون ، بينما تتكون مصابيح LED من صمام ثنائي تقاطع pn.
3. للخلايا الشمسية تطبيقات في توليد الطاقة المتجددة ، بينما تستخدم مصابيح LED لأغراض الإضاءة والعرض المختلفة.

الخلايا الشمسية مقابل الصمام

الفرق بين الخلايا الشمسية و LED هو أن الخلايا الشمسية تنتج الكهرباء مباشرة من الضوء بينما تنتج مصابيح LED الضوء مباشرة من الكهرباء. بمعنى آخر ، تقوم الخلايا الشمسية بتحويل الضوء إلى شكل من أشكال الكهرباء. من ناحية أخرى ، تقوم مصابيح LED بتحويل الكهرباء إلى ضوء مرئي وتنبعث منها.

تستخدم الخلية الشمسية التأثير الكهروضوئي لإنتاج الكهرباء. هذا هو السبب في أنه يشار إليها أحيانًا بالخلية الكهروضوئية.

يمكن تنظيم العديد من الخلايا الشمسية معًا لإعداد وحدة شمسية يمكنها امتصاص كمية كبيرة من الحرارة مما يؤدي إلى زيادة إنتاج الكهرباء.

LED هو اختصار للضوء الثنائي الباعث للضوء. ينبعث منها الضوء عندما يكون هناك فرق محتمل بين القطب الموجب والكاثود.

نظرًا لكونها فعالة ولها عمر طويل ، فهي تستخدم لأغراض مختلفة مثل الإضاءة والدوائر الإلكترونية وصناعة السيارات وغيرها.

جدول المقارنة

معلمات المقارنة	الخلايا الشمسية	LED
الهدف	لتحويل الضوء إلى كهرباء	لتحويل الكهرباء إلى ضوء
اخترع في	1954	1962
اخترعها	كالفن سوثر فولر وداريل تشابين وجيرالد بيرسون	نيك هولونياك
المبدأ المستخدم	التأثير الكهروضوئي	Electroluminescence
الإخراج النهائي	التيار المستمر (التيار المباشر) الكهرباء	الإضاءة أو الضوء
التطبيقات	تستخدم في الألعاب والسيارات الشمسية وأجهزة الراديو المحمولة والوحدات الشمسية وما إلى ذلك.	جميع أنواع احتياجات الإضاءة والسيارات والدوائر وما إلى ذلك.

ما هي الخلايا الشمسية؟

تعمل الخلية الشمسية على مبدأ التأثير الكهروضوئي لإنتاج الكهرباء من الضوء الساقط مثل ضوء الشمس أو مصادر اصطناعية أخرى.

يمكن أن تتكون الخلية الشمسية من أي شبه موصل ، ولكن يتم استخدام السيليكون أكثر من غيرها بسبب خصائصه الممتازة.

هناك طبقتان من السيليكون مكدستان فوق بعضهما البعض. الطبقة الأولى تسمى النوع n والأخرى من النوع p. عندما يسقط الضوء على سطح الخلية ، يتم امتصاصه بواسطة إلكترونات السيليكون.

تصبح هذه الإلكترونات الآن "متحمسة" وتبدأ في التحرك هنا وهناك ومن ثم إنتاج الكهرباء. هذه الكهرباء هي شكل من أشكال التيار المباشر (DC) ولكن يمكن تحويلها إلى تيار متردد (AC) باستخدام العاكس.

تم إنشاء أول خلية شمسية في عام 1954 بواسطة Calvin Souther Fuller و Daryl Chapin و Gerald Pearson من مختبرات Bell. ومع ذلك ، فإن تاريخ التأثير الكهروضوئي يعود إلى عام 1839.

اليوم ، تُستخدم الخلايا الشمسية في الألعاب التي تعمل بالطاقة الشمسية والأجهزة الصغيرة الأخرى التي تعمل بالكهرباء. الاستخدام الأكبر للخلية الشمسية هو الوحدة الشمسية التي يتم إنشاؤها من خلال الجمع بين خلايا متعددة.

تستخدم وحدة الطاقة الشمسية لامتصاص ضوء الشمس وتحويله إلى كهرباء. هذه طريقة رائعة للتنمية المستدامة.

ما هو LED؟

استنادًا إلى مبدأ التلألؤ الكهربائي ، يصدر الصمام الثنائي الباعث للضوء أو الصمام الثنائي الباعث للضوء الضوء عند تمرير الكهرباء عبر الصمام الثنائي.

يتكون الصمام الثنائي من أشباه موصلات موجبة الشحنة من النوع p وأشباه الموصلات من النوع n سالبة الشحنة. يتم فصل هذه أشباه الموصلات بحد يسمى "فجوة النطاق".

عندما يكون الصمام الثنائي متحيزًا للأمام ، أي أن الطرف الموجب للبطارية متصل بالطرف الموجب للديود ونفس الشيء مع الطرف السالب ، يحدث التنافر في كل من مواد أشباه الموصلات.

بسبب هذا التنافر ، تبدأ الشحنة بالتركيز حول فجوة النطاق التي تنكسر في النهاية للسماح للإلكترونات بالاندماج والتحويل إلى فوتونات ضوئية.

يعتمد لون الضوء المنبعث على طاقة الفوتونات المحررة والتي تعتمد على المادة بالإضافة إلى الطاقة المطلوبة لتمرير فجوة النطاق. يمكن استخدام مواد مختلفة لإصدار ألوان مختلفة من الضوء.

على الرغم من أن تاريخ مصابيح LED يعود إلى عام 1907 ، إلا أنه لم يكن حتى عام 1962 عندما اخترع نيك هولونياك الصمام الثنائي الذي ينبعث منه الضوء الأحمر المرئي.

الآن ، تُستخدم مصابيح LED في صناعة السيارات ، والصناعة الإلكترونية ، والصناعة الكهربائية ، وفي أي مكان توجد فيه متطلبات للإضاءة. هناك أيضًا مصابيح LED عضوية (OLED) التي تستخدم مركبًا عضويًا كأشباه موصلات.

الاختلافات الرئيسية بين الخلايا الشمسية و LED

1. تتمثل وظيفة الخلية الشمسية في تحويل الضوء إلى كهرباء. من ناحية أخرى ، يتم استخدام LED لتحويل التيار الكهربائي إلى إضاءة أو ضوء.
2. تعمل الخلية الشمسية على مبدأ التأثير الكهروضوئي بينما يعمل الصمام الثنائي الباعث للضوء على مبدأ اللمعان الكهربائي.
3. تم تطوير Solar Cell بواسطة Calvin Souther Fuller و Daryl Chapin و Gerald Pearson. تم تطوير LED بواسطة Nick Holonyak.
4. تم اختراع الخلايا الشمسية في عام 1954 مقارنة بمصابيح LED التي تم اختراعها في عام 1962.
5. تنتج الخلية الشمسية الكهرباء على شكل التيار المباشر (DC) بينما يقوم الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) بإخراج الضوء المرئي.
6. التطبيقات الرئيسية للخلية الشمسية هي الوحدات الشمسية ، والألعاب الشمسية مثل السيارات ، والآلات الحاسبة الصغيرة ، وغيرها من الأجهزة التي تعمل بالطاقة الشمسية. ومع ذلك ، تُستخدم مصابيح LED للإضاءة في المنازل والدوائر الكهربائية والمصابيح الأمامية للسيارات وإشارات المرور وما إلى ذلك.

مراجع حسابات

1. https://books.google.com/books?hl=en&lr=&id=4Ok7DQAAQBAJ&oi=fnd&pg=PP7&dq=solar+cells&ots=j6gQQw-3JE&sig=iZbaIw9xzINvH1rHCGplfddF97c
2. https://www.taylorfrancis.com/books/mono/10.1201/9781420076639/introduction-light-emitting-diode-technology-applications-gilbert-held

آخر تحديث: 12 يوليو 2023