يسعى العالم جاهدًا للانتقال إلى مصادر طاقة أكثر استدامة وتقليل اعتماده على الوقود الأحفوري؛ نتيجة لذلك تزداد شعبية الطاقة المتجددة. وتتوقع شركة المحاسبة الدولية BDO Global أنه بحلول عام 2024 سيتم إنتاج ما يقارب 33 في المائة من الكهرباء في العالم من مصادر متجددة.
إن الطاقة الشمسية، على وجه الخصوص، هي واحدة من أكثر خيارات الطاقة النظيفة الواعدة، وينمو استخدامها بسرعة في جميع أنحاء العالم. وتشير بعض المصادر إلى أن الطاقة الشمسية تمثل الآن أكثر من نصف قدرة التوليد الجديدة في الولايات المتحدة.
في هذا السياق يعد التعرف على الألواح الشمسية أكثر أهمية. ومن أكثر الحقائق إثارة للدهشة عن الألواح الشمسية هي أنها في الواقع مصنوعة من الرمل. لكن كيف يتحول الرمل إلى ألواح شمسية؟ إليك كل ما تحتاج لمعرفته حول الهندسة الكامنة وراء التكنولوجيا الكهروضوئية للسيليكون المشتق من الرمل.
دور الرمل في عملية تصنيع الألواح الشمسية
الرمل هو إحدى المواد الخام الأولية في إنتاج الألواح الشمسية. وعلى عكس المواد الخام الأخرى فإن الرمل عادي جدًا ومتوفر على نطاق واسع في معظم أنحاء العالم. والرمال هي المورد الطبيعي الأكثر استهلاكًا بعد الماء، لكن قد يكون هناك نقص في الرمال قريبًا.
وهذا ليس بسبب تصنيع الألواح الشمسية ولكن لأن قطاع البناء لديه طلب كبير على الرمال؛ حيث يتم استخدامها كركام ناعم في إنتاج الخرسانة.
ويعتبر الرمل أيضًا إحدى المواد الخام الأولية للزجاج في نوافذنا وشاشات جوالاتنا الذكية وبرقائق السيليكون في الجوالات وأجهزة الكمبيوتر والأجهزة الإلكترونية الأخرى.
اقرأ أيضًا:
الألواح الشمسية العمودية يمكن أن تنقذ الأراضي الزراعية.. تفاصيل
خصائص الرمل
وللرمل عدة خصائص تجعله مناسبًا لجميع هذه التطبيقات:
1- يتكون الرمل من حبيبات؛ لذا يمكن لهذه الحبوب أن تملأ الفجوات في جزيئات الأسمنت، ولهذا السبب يتم خلطها بالحصى لإنتاج الخرسانة. كذلك يوفر الرمل قوة هيكلية للخرسانة.
2- يسمح المحتوى العالي من “السيليكا” في الرمل للذوبان في درجات حرارة عالية وتشكيل مادة زجاجية منصهرة. وعند تبريده يحتفظ الزجاج بشفافيته؛ ما يسمح بنقل الضوء والحماية والعزل.
3- يتميز الهيكل البلوري للسيليكون، المشتق من الرمل، بخصائص أشباه موصلات فريدة تسمح بالتحكم العالي في تدفق التيارات الكهربائية. هذا هو سبب وجود السيليكون في الأجهزة الإلكترونية. إنه مكون رئيسي في الثنائيات والترانزستورات والدوائر.
ومع ذلك في صناعة الألواح الشمسية على وجه الخصوص يتم استخدام نوع معين من الرمال يحتوي على نسبة عالية من ثاني أكسيد السيليكون. هذا مهم لأن ثاني أكسيد السيليكون هو المصدر الأساسي للسيليكون وهو ضروري في إنتاج الرقائق.
اقرأ أيضًا:
طوكيو تقرر تركيب الألواح الشمسية لـ 70% من المنازل ابتداء من 2025