يمكن للأرض أن تعترض كمية هائلة من الطاقة الشمسية، تتجاوز 173,000 TW (1TW=10^12W)، وهو رقم ضخم جدًا. وهي تعادل 10000 مرة إجمالي الطاقة التي يستخدمها جميع سكان الأرض، ولكن هذه الطاقات لا يمكن استغلالها بالكامل. يمكننا أن نفسر سبب عدم قدرة الإنسان على الاستفادة الكاملة من الطاقة الشمسية من مبدأ توليد الطاقة من الألواح الشمسية.
تتكون الألواح الشمسية من خلايا شمسية مرتبة ومجمعة. الخلايا الشمسية الأكثر شيوعًا مصنوعة من السيليكون، وهو نوع من أشباه الموصلات وله احتياطيات غنية للغاية على الأرض. يقع السيليكون البلوري في الخلية الشمسية بين الطبقتين الموصلتين العلوية والسفلية، وتتحد كل ذرة سيليكون مع الذرات المجاورة لها من خلال أربع روابط كيميائية، فترتبط الإلكترونات ولا تتحرك لتوليد تيار.
تحتوي الخلية الشمسية المصنوعة من السيليكون على طبقتين من عناصر السيليكون المختلفة (السيليكون من النوع N والسيليكون من النوع P). يوجد فائض من الإلكترونات في السيليكون من النوع N، ويوجد موضع إضافي في السيليكون من النوع P لتخزين ثقوب الإلكترونات. يصبح تقاطع نوعي السيليكون تقاطع PN، ويمكن للإلكترونات المرور عبر تقاطع PN، منتجة شحنة موجبة من جانب وشحنة سالبة من الجانب الآخر.
يمكن فهم الضوء على أنه تيار من الجسيمات المنبعثة من الشمس، وهذه الجسيمات هي فوتونات. عندما تضرب الفوتونات الخلايا الشمسية بالطاقة الكافية، فإنها ستطرق الروابط الكيميائية لتحرر الإلكترونات، مما يترك فجوة. يمكن للثقوب ذات الشحنة الموجبة والإلكترونات ذات الشحنة السالبة أن تتحرك بحرية، ويتم سحب الإلكترونات إلى الجانب N ويتم سحب الثقوب إلى الجانب P. يتم جمع هذه الإلكترونات المتحركة بواسطة مجسات معدنية صغيرة على صفيحة البطارية وتتدفق إلى الدائرة الخارجية، حيث تقوم بالأعمال الكهربائية قبل أن تعود إلى صفيحة الألمنيوم الموصلة في الخلف.
يمكن لكل خلية شمسية أن تنتج فقط حوالي 0.5W، وفي هذا الوقت، يمكن الحصول على المزيد من الطاقة عن طريق توصيل الخلايا في سلسلة لتكوين وحدة. بشكل عام، فإنه يحتاج إلى عدةوحدة طاقة شمسية 710 واطلتوفير الطاقة للمنزل كله. الإلكترونات هي الأجزاء المتحركة الوحيدة في الخلايا الشمسية، وستعود جميعها إلى مصدرها في النهاية. لا يوجد أي تآكل أو استهلاك في العملية برمتها، لذلك يمكن استخدام الألواح الشمسية بشكل عام لعقود من الزمن.
فلماذا لا يمكننا الاعتماد بشكل كامل على الطاقة الشمسية؟ هناك عوامل سياسية، وبعض رجال الأعمال يريدون الحفاظ على الوضع الحالي لإمدادات الطاقة. هنا، نركز بشكل أساسي على الصعوبات الجسدية والمنطقية. أولا وقبل كل شيء، الطاقة الشمسية ليست موزعة بالتساوي. في بعض الأماكن، هناك الكثير من أشعة الشمس، بينما في أماكن أخرى، تمطر على مدار السنة، وتحجب الغيوم معظم الطاقة الشمسية. ثانياً: الطاقة الشمسية متوفرة ليلاً، وبعض الأجزاء شبه معدومة. ولذلك فإن الاعتماد بشكل كامل على توليد الطاقة الشمسية يتطلب تقنية فعالة للغاية لنقل الكهرباء من الأماكن المشمسة إلى المناطق الغائمة. كما أنها تحتاج إلى طريقة فعالة لتخزين الكهرباء، كما أن كيفية تحسين كفاءة بطاريات تخزين الطاقة تمثل أيضًا تحديًا كبيرًا.
في استخدام كفاءة الوحدة، سوف تنعكس بعض الفوتونات، وسوف تسقط بعض الإلكترونات مرة أخرى في الحفرة قبل دخول الحلقة. وبهذه الطريقة، لا يتم استخدام طاقة الفوتون. في الوقت الحاضر، يمكن للخلايا الشمسية الأكثر كفاءة تحويل 46% فقط من ضوء الشمس إلى كهرباء، وتبلغ كفاءة توليد الطاقة لمعظم أنظمة توليد الطاقة الشمسية التجارية 15%-20%. كفاءة توليد الطاقة للألواح الشمسية Jingsun تزيد عن 20%.
على الرغم من وجود العديد من القيود، فمن الممكن استخدام تكنولوجيا الطاقة الشمسية اليوم لتزويد الأرض بأكملها بالطاقة. نحن بحاجة إلى أموال لبناء البنية التحتية على مساحة مفتوحة كبيرة. وتشير التقديرات إلى أن الأمر سيستغرق مئات الآلاف من الأميال المربعة، وهو ما يبدو كبيرًا، لكن الصحراء الكبرى تغطي مساحة قدرها 3 ملايين ميل مربع. في الوقت نفسه، مع التطور المستمر للتكنولوجيا، تتحسن كفاءة توليد الطاقة الشمسية باستمرار، ويصبح السعر أرخص وأرخص، مما يتمتع بقدرة تنافسية معينة مع شبكة الطاقة. الاختراعات مثل الجزر العائمة الشمسية قد تغير الوضع الراهن.
في الوقت الحاضر، هناك أكثر من مليار شخص في العالم لا يستطيعون استخدام إمدادات الطاقة المستقرة، وخاصة في بعض البلدان النامية. لديهم الكثير من أشعة الشمس للاستخدام، والطاقة الشمسية أكثر أمانا وأرخص لتوليد الكهرباء، وهي تنتمي إلى الطاقة الخضراء وتتفوق على الطاقة غير المتجددة مثل الفحم والنفط. تلتزم شركة Jingsun للطاقة الشمسية بقضية الطاقة الخضراء الجديدة العالمية، وتسعى جاهدة لتحقيق الاستخدام العالمي الموحد للطاقة الخضراء الجديدة للبشرية.