الطاقة الكهروضوئية: كيف تعمل؟

يُطلق على التحويل المباشر لضوء الشمس إلى طاقة كهربائية عن طريق الخلايا الشمسية اسم الخلايا الكهروضوئية. ويعتمد التحويل على التأثير الكهروضوئي، الذي يصف إطلاق الأحمال الموجبة والسالبة داخل جسم صلب عن طريق أشعة الضوء.

تتكون معظم الخلايا الشمسية المنتجة في جميع أنحاء العالم من السيليكون شبه الموصل. طبقتان من السيليكون بحمولات مختلفة هما العنصر الأساسي للخلية الشمسية. يتم إنشاء طبقة حدية بين الطبقتين. يمكن أن تمر الأحمال المنبعثة عبر الطبقة الحدودية عن طريق أشعة الشمس. يمكن استخدام الطاقة الكهربائية الناتجة عبر دبابيس متصلة على الجانب الأمامي والخلفي للخلية الشمسية. عادةً ما يكون سطح التلامس الكامل على الجانب الخلفي للخلية الشمسية. وعادة ما تكون شبكة رقيقة على الجانب الأمامي لتوجيه الضوء مباشرة على السطح.

بشكل عام تبلغ أبعاد الخلايا الشمسية 10 × 10 سم، وفي الآونة الأخيرة أصبحت أبعاد 15 × 15 سم أكثر جاذبية. على سطح الخلية مغطى بطبقة شفافة مضادة للانعكاس لحماية الخلية الشمسية وتقليل الانعكاس.

يعتمد الجهد الذي توفره الخلية الشمسية على أشباه الموصلات، على سبيل المثال، ينتج السيليكون 0.5 فولت. في حين أن الجهد يعتمد بشكل طفيف فقط على الإشعاع الشمسي، يزداد التيار مع زيادة الإضاءة. يعتمد أداء الخلية الشمسية على درجة الحرارة. يؤدي ارتفاع درجة حرارة الخلية إلى انخفاض الأداء وبالتالي انخفاض معامل الكفاءة. يشير معامل الكفاءة إلى مقدار ضوء الشمس الذي يمكن تحويله إلى طاقة كهربائية قابلة للاستخدام.