الطاقة الشمسية

ما هي الخلية الكهروضوئية

ما هي الخلية الكهروضوئية، تعد الخلية الكهروضوئية أحد أهم مكونات النظام الشمسي، حيث تقوم الشمس بتحويل أشعة الشمس الساقطة عليها إلى طاقة كهربائية يمكن الاستفادة منها في تشغيل الأحمال الكهربائية.

وما زالت هذه الخلايا محط اهتمام الباحثين؛ نظراً لأنها تصنف من مصادر الطاقة المتجددة، إذ إنها لا تحتاج إلا إلى ضوء الشمس المجاني في إنتاجها للتيار الكهربائي. فما هي هذه الخلية؟ وكيف تعمل؟

تاريخ صناعة الخلية الكهروضوئية

تعود بداية التقنية الضوئية منذ القدم، حيث بدأ اكتشاف أساسيات علم الطاقة الكهروضوئية في عام 1839، ولكن وتيرة التقدم سارعت في القرن العشرين.

وقد قام المخترع الأمريكي تشارلز فريتس (بالإنجليزية: Charles Fritts) بصنع أولى الخلايا الشمسية من رقائق السيلينوم (بالإنجليزية: Selenium Wafers) وبكفاءة 1%.

وبعد سنوات متواصلة من استمرار الأبحاث حول الخلية الضوئية، تم صناعة أول خلية كهروضوئية عالية الطاقة من السيليكون بمعامل بيل (Bell Laboratories) في الولايات المتحدة الأمريكية، حيث حققت كفاءة 6%، وقد تم استخدامها في الأقمار الصناعية.

المخترع الأمريكي تشارلز فريتس لأولى الخلايا الكهروضوئية
المخترع الأمريكي تشارلز فريتس لأولى الخلايا الكهروضوئية

ما هي الخلية الكهروضوئية

معنى الكلمة الكهروضوئية بالإنجليزية: “Photovoltaic” وتختصر إلى PV التي قد تجدها مكتوبة في الداتا شيت أو على لوحة بيانات الألواح الشمسية.

إن كلمة “Photovoltaic” تقسم إلى قسمين وهما: Poto أي الضوء و Voltaic أي الكهرباء، ويطلق عليها مسمى الفوتوفولتيك.

وتتكون الخلية من لوح دان اللون يعمل على امتصاص الفوتونات “حاملات الطاقة” الساقطة عليه من أشعة الشمس إلى لكي يقوم بتحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كهربائية بتيار مستمر (DC).

تركيب الخلية الكهروضوئية

تتكون الخلية من طبقتين من أشباه الموصلات أحدهما طبقة موجبة (P-Type) والتي تحمل الفجوات، والأخرى الطبقة السالبة وتحمل الإلكترونات، وبينهما طبقة تسمى بمنطقة العبور.

الخلية الكهروضوئية
الخلية الكهروضوئية

كيف تعمل الخلية الكهروضوئية

عند سقوط ضوء الشمس على الخلية الكهروضوئي، تعمل الفوتونات الضوئية على تحميل طاقتها إلى الإلكترونات في القطب السالب للسيليكون المتواجد بالخلية، مما يؤدي إلى تأينها، حيث تتحرك الإلكترونات بين الأقطاب محدثة تياراً كهربائياً مستمراً.

عندها يتدفق التيار الكهربائي في الخلية ليصل إلى الحمل الكهربائي الذي قد يكون مصباح كهربائي مناسب للعمل بجهد مستمر. وتستخدم طاقة الألواح في تشغيل كافة الأحمال المنزلية بعد تركيب منظم شحن وانفرتر وبعض الحمايات المطلوبة.

عمل الخلية الكهروضوئية
عمل الخلية الكهروضوئية

المصادر والمراجع

صلاح أحمد

صلاح أحمد، كاتب محتوى متخصص في مجال الكهرباء وأنظمة الطاقة الشمسية والإلكترونيات والتبريد والتكييف، أحمل درجة علمية في المجال وأمتلك خبرات عملية متنوعة في المجالات المذكورة، أنا هنا لإفاتدكم ضمن فريق فولتيات.

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

زر الذهاب إلى الأعلى