الخلية الشمسية⁽¹³⁾

الخلية الشمسية إذن هي تلك المادة البلورية التي تتم زراعة الشوائب فيها لتكوين مواد ذات شحنة موجبة وأخرى ذات شحنة سالبة ويفصل بينهما أو يلتقيان عند نقاط اتصال، وينتج التأثير الفوتو فولتي حين تقوم لأشعة الممتصة بتأين الذرات في منطقة قرية من الموصل أي بتحرير الكترونات. فاذا كانت طاقة الاشعاع الممتصة اكبر من طاقة ربط الالكترون بالذرة فان ذلك يؤدي الى تحرير الالكترونات وتكوين أزواج من الالكترونات - الفجوات، ويؤدي هذا بدوره الى احداث قوة حركة كهربائية يمكنها احداث سريان تيار كهربائي، وتصيح الالكترونات المحررة في المنطقة ذات الشحنة السالبة بينا تصبح الفجوات في المنطقة ذات الشحنة الموجبة، و بذلك يتولد فرق جهد كهربائي ويسير التيار الكهربائي في دائرة خارجية اذا تم ربط طرفي المنطقتين بسلك موصل.

تصنع الخلايا الشمسية من مواد مختلفة كالسيليكون وزرنيخ الجاليوم وكبريتيد الكادميوم، واضافة الى اختلاف المواد فان هناك طرقا عديدة لصناعة الخلية الشمسية من نفس المادة وتوثر هذه العوامل سواء كانت اختلاف المواد أو اختلاف طرق التصنيع في كفاءة الحلية الشمسية، أي في كفاءة تحويلها طاقة الاشعاع الشمسي الى كهرباء، فالخلايا المصنوعة من السيليكون إما أن تصنع من رقاقات ولما كفاءة تتراوح ما بين 12-18 %، وإما بطريقة تعرف الغشاء الرقيق وتتراوح كفاءتها ما بين 2-5 % ، أما الخلايا الشمسية المصنوعة من زرنيخ الجاليوم والتي مازالت في طور التجارب فان كفاءتها تبلغ 17-20% ، وأما خلايا كبريتيد الكادميوم فتبلغ كفاءتها 5-8%⁽¹⁴⁾ . ولرفع كفاءة الخلايا الشمسية تجرى التجارب على استعمال المجمعات الشمسية المركزة لتقوم بتركيز المزيد من لإشعاع الشمسي على الخلية وزيادة انتاجها من الطاقة الكهربائية، غير ن هذا الاسلوب يصطدم بالتأثير السلبي على الكفاءة لارتفاع درجة حرارة الخلية، ولذلك يجرى التفكير في تبريد الخلايا الشمسية والاستفادة من المفعول الحراري بحيث تتحول الخلية الى مجمع شمسي كهربائي حراري تنتج الطاقة الكهربائية والطاقة الحرارية في آن واحد.

هوامش

(13) Godfrey,D,L. Photovoltaic Power Generation Van Nostrand Reinhold, London, U.K., 1979, PP.66-70.

(14) Meinel and Meinel, Op. cit, P.528