مع تزايد أسعار الوقود التقليدي عالمياً وتزايد الإنبعاثات الغازية الناتجة عن حرق الوقود، وتأثير ذلك على البيئة والمناخ العالمي ظهرت الطاقات المتجددة كبديل عن الطاقة التقليدية, تعدّ الطاقة الشمسية، من أهم الطاقات المتجددة المستخدمة عالمياً وخصوصاً في البلاد التي تتميز بقوة الإشعاع الشمسي فلسطين مثلا 5.4 kWh/m2-day

للطاقة الشمسية العديد من الاستخدامات النافعة للبشرية مع العلم أن مصدر هذه الطاقة (الشمس) نظيف ومجاني ولا ينضب، و تقسم الطاقة الشمسية إلى نوعين رئيسيين من الطاقة الحرارية و الفولتوضوئية .

الطاقة الشمسية الحرارية

وهي عبارة عن استخدام الحرارة الناتجة من أشعة الشمس في التسخين، وذلك من خلال لواقط خاصة(مجمعات شمسية) وعادة ما تستخدم هذه الطريقة في تسخين المياه، أو في توليد الطاقة الكهربائية من خلال توربينات بخارية، ولها استخدامات أخرى عديدة، مثل استخدام حرارة الشمس في التدفئة والتبريد

الاستخدام الأول :التسخين مثل حالة السخان الشمسي
يستعمل السخان الشمسي بكثرة في معظم أنحاء العالم كما في فلسطين، حيث أصبح استخدام السخّان الشمسي ثقافة عامة عند معظم السكان الفلسطينييّن, وقد أثبتت الدراسات التي قام بها مركز بحوث الطاقة أن فترة استرجاع ثمن السخان الشمسي في فلسطين حوالي سنة واحدة فقط .

الاستخدام الثاني : توليد الكهرباء ويتم ذلك باستخدام مجمعات شمسية لتركيز أشعة الشمس للحصول على درجة حرارة عالية تحول الماء إلى بخار، ثم يتم استخدام توربينات بخارية تولد الطاقة الكهربائية، والمشكلة في هذه الأنظمة لا تعمل إلا بوجود الإشعاع الشمسي، ويمكن التغلب على هذه المشكلة بواسطة استخدام أنظمة هجينة، كحرق الغاز الطبيعي في أوقات الليل أو فصل الشتاء .

الفولتوضوئية

الخلايا الشمسية مصنوعة من أشباه الموصلات التي في الغالب، تكون من السيلكون ومن خصائص هذه الخلايا أو المجمعات أنها آمنة وموثوقة وصديقة للبيئة، كما أن العمر الافتراضي لهذه المجمعات يصل إلى أكثر من عشرين سنة.

تستخدم الخلايا الشمسية (الكهروضوئية) آلية التحويل الكهروضوئية (photovoltaic) في عملية تحويل الإشعاع الشمسي مباشرة إلى الكهرباء

آلية عمل الخلايا الشمسية :

تتكون الخلية الشمسية من طبقتين من أشباه الموصلات عندما تسقط أشعة الضوء على الخلية فإن جزءاً من الضوء يتم امتصاصه من قبل ذرات السيليكون، أي أنّ طاقة الضوء قد امتصت من قبل مادة الخلية. تعمل هذه الطاقة على إثارة الإلكترونات غير المرتبطة في المادة، وتجعلها تتحرك بحرية داخل المادة. وعندما تتعرض هذه الإلكترونات الحرة لمجال كهربي، فإنها تتحرك كلها في اتجاه واحد، وهذا يعني تيار كهربي، وعند ربط طرفي خلية الفوتوفولتيك بنقطتي توصيل على السطح العلوي والسطح السفلي للخلية، نحصل على تيار كهربي طالما استمر سقوط الضوء على خلية الفوتوفولتيك.


تجتمع مجموعة من الخلايا لتكون مجمع ومجموعة المجمعات تجتمع لتكون مصفوفة كما هو موضح في الشكل

ما يشجعنا على استخدام الخلايا الشمسية :

• أنها آمنة ومضمونة وموثوقة
• لا تحتاج إلى صيانة
• فعالة ومجدية اقتصاديا لإنارة المناطق النائية
• مرنة؛ يمكن زيادة حجم نظام الخلايا الشمسية حسب الحاجة في المستقبل

ما لا يشجعنا على استخدامها

• التكلفة الاقتصادية العالية
• الخلايا الشمسية غير مناسبة للأحمال الكبيرة مثل المصانع

تطبيقات على استخدام الخلايا الشمسية :

• إنارة المناطق المعزولة
• تزويد محطات الاتصالات النائية
• ضخ المياه لري المحاصيل الزراعية
• إنارة المنازل السكنية
• استخدام الخلايا إلى جانب محركات الديزل (أنظمة هجينة)
• إنارة الشوارع والطرق

وللخلايا الشمسية العديد من التطبيقات الأخرى، فهي تستخدم في بعض أنحاء العالم في تسيير السيارات.