مبدأ عمل الخلايا الشمسية، تعد الخلايا الشمسية من أحد عناصر منظومة الطاقة الشمسية المهمة والتي تعمل على استقبال ضوء الطاقة الشمسية وتحويلها إلى طاقة كهربائية على هيئة تيار مستمر.
حيث تحتوي أشعة الشمس على الكثير من الطاقة والفوتونات لتلبية احتياجات الكرة الأرضية من الطاقة المتجددة، ومع التقدم التكنولوجي وصناعة الخلايا الشمسية بدأت استغلال تحويل الطاقة الشمسية لطاقة كهربائية عن طريق ألواح شمسية والتي تحتوي على العديد من الخلايا الكهروضوئية.
تابعوا معنا هذا المقال لمعرفة تفاصيل أكثر حول مبدأ عمل الخلايا الشمسية وأنواعها.
ما هي الخلية الشمسية
هي الخلية التي تعمل على تحويل أشعة الشمس إلى طاقة كهربائية على هيئة تيار مستمر معتمدة على بعض خواص الخلية المصمم عليه لتوليد الطاقة وتحريكها، وتسمى أيضاً بالخلية فوتوفولتيك وهو اسم مشتق من طبيعة عمل الخلية فكلمة فوتو Photo تعني ضوء وكلمة فولتيك Voltaic تعني كهرباء، فالمسمى العربي لها الكهروضوئية.
تصنع من أشباه الموصلات لتشكل عندها فرق الجهد عند تعرضها للضوء وبالتالي يتولد تيار كهربائي ترتبط معامل امتصاصها للضوء وعند توصيلها بحمل كهربائي كمصباح كهربائي مثلاً بين طرفيها يمر التيار الكهربائي عبر الموصلات لتشغيل المصباح.
مكونات الخلية الشمسية
تصنع الخلية الشمسية من مواد شبة موصلة تمثل بإعطاء شحنة سالبة لمادة السليكون بإضافة عنصر الفسفور (Phosphorus) وسمى بالسليكون السالب (N-type)، أو بإضافة البورون (Boron) وسمى بالسليكون الموجب (P-type).
حيث تتكون الخلية الشمسية من العديد من الطبقات وأهمها الطبقتين الرئيسيتين وهما:
P-type: تمثل مادة السليكون والتي تكون فيها عدد الإلكترونيات هي الغالبية.
N-type: تمثل مادة السليكون التي يكون فيها عدد الفجوات (الثقوب) هي الغالبية.
ويتم العزل بين الطبقتين بماد عازلة تسمى منطقة العبور، كما توضع على سطح الخلية الأمامية للوح طبقة شفافة لزيادة امتصاص الفوتونات الصادرة من ضوء الشمس، بالإضافة لذلك توضع طبقتين معدنيتين من الألمنيوم للجزء العلوي والسفلي لحماية الخلايا الشمسية.
مبدأ عمل الخلايا الشمسية
عند امتصاص كمية كافية من فوتونات الضوء الصادر من الشمس، تتحرك الإلكترونات من مادة السليكون محدثاً تغييراً في الطاقة الداخلية لها وعند اقترابها من منطقة العبور فإن الإلكترونات والفجوات (الثقوب) تتجه بشكل جماعي حسب شحنتها إلى الطرف المناسب للخلية ( P-typeو N-type)، وبالتالي يتولد فرق جهد بين طرفيه فينتج عن ذلك تدفق تيار كهروضوئي تمثل قيمة حاصل ضرب الجهد في التيار (p=V x I).
أنواع الخلايا الشمسية
- خلية أحادية التبلر (Mono crystalline Silicon): تصنع بخامات ممتاز وتصل كفاءتها إلى 17%.
- خلية متعددة التبلر (Poly crystalline Silicon): تصنع من رقائق من السليكون وتعالج لزيادة خواصها الكهربائية، وتصل كفاءتها إلى 16%.
- خلية فلمية (Thin-film): تصمم فيها مادة السليكون على شكل طبقة رقيقة ولكن كفاءتها تصل إلى 6% وهي منخفضة مقارنة مع النوعين السابقين.
اقرأ أيضاً: أنواع الخلايا الشمسية
نتمنى أن يكون الجميع قد استفاد من هذا المقال الذي استعرضنا لكم من خلاله مبدأ عمل الخلايا الشمسية المدعم بالشرح والصور التوضيحية.
بإمكانكم متابعتنا على فيس بوك وتويتر ليصلكم الجديد دوماً.
المصدر: موقع فولتيات
3 تعليقات