مكونات-الخلايا-الشمسية

الخلايا الشمسية

تتجه التطورات التكنولوجية بابتكار المزيد من الاختراعات التي تخدم البشرية، ومن هذه التكنولوجيا ما يعرف بالخلايا الشمسية، والتي تعتبر من الإنجازات الحديثة التي تساهم بالاعتماد على الطاقة المتجددة من خلال توليد الطاقة الكهربائية من الشمس، ويمكن تعريف الخلايا الشمسية بأنها خلايا ضوئية تعمل على امتصاص الفوتونات (جسيمات ضوئية تحمل طاقة كهرومغناطيسية Photons) التي تصدر من الشمس وتحويلها إلى تيار كهربائي، وعن آلية عمل الخلية الشمسية لا بد من خلال هذا المقال التعرف على مكونات الخلايا الشمسية.

مكونات الخلايا الشمسية

تتكون الخلية الشمسية من المكونات التالية وحسب الترتيب الآتي:

• طبقة من الزجاج غير العاكس للأشعة الشمسية.
• طبقة من الأسلاك النحاسية الموصلة للكهرباء وتسمى بالكاثود.
• طبقة من بلورات السيلكون سالبة الشحنة مضاف إليها عنصر الفسفور.
• طبقة من بلورات السيليكون موجبة الشحنة مليئة بالثقوب مضاف إليها عنصر البورون.
• طبقة من الأسلاك النحاسية الموصلة للكهرباء وتسمى بالآنود.
• يجد الإشارة أن عنصر السيليكون من أهم العناصر التي تعمل على توليد الطاقة الكهربائية.

مبدأ عمل الخلايا الشمسية

• عند دخول أشعة الشمس أو فوتونات الضوء عبر سطح الزجاج الغير العاكس إلى الخلية الشمسية، تبدأ ذرات السيلكون المتحدة مع ذرات الفوسفور بتوليد حركة في الإلكترونات.
• ومن خلال طبقة الفسفور تتولد شحنات كهربائية بالاعتماد على قوة الإشعاع الشمسي.
• تنتقل الشحنات الكهربائية المتحررة من الطبقة السالبة إلى ثقوب الطبقة السفلى التي تضم إلكترونات موجبة الشحنة، حيث يعمل السيلكون المتحد مع البورون على امتصاص هذه الشحنات ليتم التفاعل، ونتيجة انتقالها بين الطبقتين يتولد تيار كهربائي أو فرق جهد كهربائي مستمر يمر عبر الموصل الكهربائي (الكاثود والآنود).
• يتم وصل هذه الخلية الشمسية بالأجهزة الكهربائية، أو بالمصابيح، بالآت الكهربائية وغيرها، فالخلية الشمسية أصبحت كبطارية تحتوي على طاقة شمسية.

أنواع الخلايا الشمسية

• خلايا شمسية أحادية البلورة: يتميز هذا النوع بأنه مكلف اقتصادياً؛ لأنه يتكون من بلورة سيلكون مفردة، مما يمنحها ذلك بأن تكون ذات كفاءة عالية تتراوح بين 11- 16%، أي يبلغ كمية الطاقة للتيار الكهربائي المتولد ما قيمته 110 إلى 116 واط لكل متر مربع.
• خلايا شمسية متعددة البلورة: يتكون هذا النوع من رقائق السيليكون المعالجة كيميائياً وليس البلورات نفسها، ويتم معالجتها من خلال الأفران التي تزيد من كفاءتها الكهربائية، ويغطى سطحها بمواد مضادة للانعكاس؛ ليحدث امتصاص كامل للأشعة الشمسية، وتبلغ كفاءة هذا النوع مقارنة مع النوع الأول ما نسبته 9- 13% .
•  الخلايا الشمسية الغير متبلورة: يتميز هذا النوع بأنه ذات كفاءة منخفضة وسعر أقل؛ وذلك نتيجة لترسب مادة السيلكون على وجه البلاستيك أو الزجاج الذي يدخل في تصنيع الخلية، ويبلغ انتاج الطاقة الكهربائية فيها ما بين 3 إلى 6%.