مكونات الخلية الشمسية

مكونات الخلايا الشمسية

تتكون الخلية الشمسية من عدة مكونات، وهِيْ

زجاج غير عاكس.
طبقة من الأسلاك النحاسية التي توصل الكهرباء تسمى الكاثود.
تتم إضافة طبقة من بلورات السيليكون، والتي يجب أن يكون لها شحنة سالبة، والفوسفور.
طبقة من بلورات السليكون، موجبة الشحنة، مليئة بالثقوب، ويضاف عَنّْصر البورون.
تسمى طبقة الأسلاك النحاسية التي توصل الكهرباء بالأنود.
وهنا تجدر الإشارة إلَّى أن السيليكون من أهم العَنّْاصر التي تساعد على توليد الطاقة الكهربائية.

ما المقصود بالخلية الشمسية

الخلية الشمسية سابقة علمية عظيمة، واختراع عظيم أفاد البشرية، وفتح الباب على مصراعيه لاستخدامات الطاقة المتجددة، ويمكننا تعريف الخلايا الشمسية على النحو التالي

الخلايا الكهروضوئية التي تمتص الفوتونات (وهِيْ جزيئات ضوئية تحمل الطاقة الكهرومغناطيسية، الفوتونات).
تنبعث هذه الجزيئات من الشمس وتتحول إلَّى تيار كهربائي.
أما آلية عمل الخلية الشمسية فتعتمد على التفاعل بين مكوناتها الرئيسية.

مبدأ تشغيل الخلايا الشمسية.

فِيْما يلي عرض تفصيلي لكَيْفَِيْة عمل الخلايا الشمسية

عَنّْدما يدخل ضوء الشمس أو فوتونات الضوء إلَّى سطح الزجاج غير العاكس حتى الخلية الشمسية، تبدأ ذرات السيليكون التي تتحد مع ذرات الفوسفور فِيْ توليد نوع من الحركة فِيْ الإلكترونات.
يتم توليد الشحنات الكهربائية من خلال طبقة الفوسفور اعتمادًا على شدة الإشعاع الشمسي.
يتم نقل الشحنات الكهربائية المنبعثة من الغلاف السالب إلَّى ثقوب فِيْ الغلاف السفلي تحتوي على إلكترونات موجبة الشحنة.
هنا، يعمل السيليكون، الذي يتحد مع البورون، على امتصاص الشحنات والتسبب فِيْ حدوث التفاعل.
- نتيجة للانتقال بين الطبقتين، يتم توليد تيار كهربائي أو فرق جهد كهربائي هنا، وهُو مستمر ويمر عبر الموصل الكهربائي (الكاثود والأنود).
الخلية الشمسية متصلة بأجهزة كهربائية أو أي مصباح أو جهاز كهربائي.
أصبحت الخلية الشمسية هنا كبطارية تحتوي على طاقة شمسية.

أنواع الخلايا الشمسية

الخلايا الشمسية أحادية البلورية

هذا النوع أرخص قليلاً.
تتكون الخلايا هنا من بلورة واحدة من السيليكون، مما يمنحها كفاءة عالية.
كَمْية الطاقة الكهربائية المولدة هِيْ 110 إلَّى 116 واط لكل متر مربع.

العَنّْاصر التي قد تعجبك

فرسخ

مفهُوم الفِيْزياء الفلكية

أكبر كوكب فِيْ نظامنا الشمسي.

الخلايا الشمسية الكريستالات

يتكون هذا النوع من رقائق السيليكون التي تم معالجتها كيميائيا.
تتم معالجتها بواسطة أفران تزيد من كفاءتها الكهربائية.
سطحه مغطى بمجموعة من المواد المضادة للانعكاس، بحيث يتم إنتاج الامتصاص الكلي لأشعة الشمس.
كفاءة هذا النوع مقارنة بالنوع الأول هِيْ 9-13٪.

الخلايا الشمسية غير المتبلورة

يتميز هذا النوع بكفاءة منخفضة وسعر أقل.
والسبب فِيْ ذلك هُو ترسب السيليكون على وجه البلاستيك أو الزجاج المستخدم فِيْ صنع الخلية.
تتراوح كَمْية الطاقة الكهربائية المنبعثة بين 3 و 6٪.

أصل مصطلح الخلايا الشمسية

يسأل الكثير من الناس عَنّْ أصل مصطلح الخلايا الشمسية، وبالطبع هذا المصطلح ليس نتاجًا للحظة، لكن له تاريخ طويل، مثل

يأتي المصطلح من اسم فولتا، وهُو فِيْزيائي إيطالي.
الفولت – وحدة القوة الدافعة الكهربائية – ومن خلال الموقع الرسمي جاء مصطلح (الكهروضوئية) باللغة الإنجليزية من عام 1849 إلَّى الآن.
تم التعرف على تأثير الخلايا الشمسية لأول مرة فِيْ العام من قبل الفِيْزيائي الفرنسي بيكريل.
تم بناء أول خلية شمسية عام 1883 على يد تشارلز فريتز.
قام فريتز بطلاء السيلينيوم شبه الموصّل بطبقة رقيقة من الذهب لتشكيل التقاطعات.
كانت كفاءة الجهاز فِيْ ذلك الوقت 1٪ فقط.
فِيْ عام 1888 قام الفِيْزيائي الروسي ألكسندروستوليتوف ببناء أول خلية كهروضوئية بناءً على التأثير الكهروضوئي الخارجي الذي اكتشفه هاينريش هِيْرتز فِيْ عام 1887.

كَيْفَ تصنع الخلايا الشمسية

يعتمد العلماء على الآلية التالية لصنع الخلية الشمسية

يمكن صنع خلية شمسية باستخدام شريطين صغيرين مصنوعين من النحاس المصقول.
ضع الشريحتين على سطح ساخن لمدة نصف ساعة تقريبًا، حتى يتحول النحاس إلَّى اللون الأسود.
بعد ذلك، تتم إزالة الطبقة المؤكسدة السوداء بعد أن يبرد النحاس.
يُسمح لطبقة أكسيد النحاس الأحمر التي تتشكل أدناه بالعمل كطبقة شبه موصلة.

ما هِيْ فوائد الخلايا الشمسية

فوائد الخلايا الشمسية كثيرة، سواء فِيْ الاقتصاد أو فِيْ البيئة، ومن هذه الفوائد

مصدر مهم للطاقة المتجددة.
مصدر طاقة يحترم البيئة حيث يقلل الاعتماد على النفط.
يتم استخدامها لتشغيل الأقمار الصناعية فِيْ الفضاء.
كَمْا أنها تستخدم فِيْ عملية تقطير الماء.
لها دور فِيْ توليد الطاقة الحرارية والطاقة الكهربائية.
تتطور التكنولوجيا فِيْ مجال الطاقة الشمسية بمرور الوقت، مما يعَنّْي أن المستقبل سيجلب لنا جديدًا وأكثر تقدمًا من الخلايا الشمسية.