الخلايا الشمسية أو الخلايا الكهروضوئية هي أجهزة تحول ضوء الشمس إلى كهرباء. وهي مصنوعة من أشباه الموصلات التي تحمل التأثير الكهروضوئي.
ما هي الخلية الكهروضوئية؟
الخلية الكهروضوئية عبارة عن جهاز رقيق مسطح من أشباه الموصلات يحول ضوء الشمس إلى كهرباء. تتكون الخلايا من مواد مثل السيليكون أو تيلورايد الكادميوم أو نحاس الإنديوم الغاليوم سيلينيد.
غالبًا ما تُستخدم في الألواح الشمسية، وتوجد أيضًا في الآلات الحاسبة والأجهزة الإلكترونية الصغيرة الأخرى. عندما يضرب الضوء الخلية، فإنه يخلق مجالًا كهربائيًا عبر الجهاز. يتسبب هذا المجال في تدفق الإلكترونات عبر المادة لتوليد تيار كهربائي.
تستخدم الخلايا الشمسية في الألواح لتوليد الطاقة الكهربائية. الخلايا الشمسية المستخدمة في العالم اليوم ليست فعالة للغاية، لأنها لا تستطيع تحويل كل الطاقة الشمسية التي تمتصها إلى كهرباء.
ومع ذلك، طور فريق من الباحثين في جامعة كاليفورنيا نوعًا جديدًا من الخلايا الكهروضوئية التي تولد الكهرباء في الليل عندما تنبعث منها الأشعة تحت الحمراء. هذا النوع الجديد من الخلايا الشمسية أكثر كفاءة من تقنية الخلايا الشمسية الحالية ويمكن استخدامه لتوليد الكهرباء للمنازل والشركات.
كيف تعمل الخلايا الكهروضوئية؟
تعتبر الخلية الكهروضوئية جهازًا مهمًا يساعدنا على تسخير طاقة الشمس وتحويلها إلى طاقة كهربائية. تتكون الخلايا الكهروضوئية من طبقتين من مادة أشباه الموصلات، وعادة ما تكون من السيليكون.
عندما يصطدم ضوء الشمس بالخلية الكهروضوئية، تحرر فوتونات الضوء الإلكترونات من ذراتها. عندما تتدفق الإلكترونات عبر الخلية، فإنها تولد تيارًا كهربائيًا. يمكن بعد ذلك استخدام هذا التيار لتشغيل الأجهزة الكهربائية.
إقرأ أيضاً… إيجابيات وسلبيات الطاقة الشمسية.
تاريخ الخلية الكهروضوئية
في سبعينيات القرن التاسع عشر، ذكر عالمان (ويليام آدامز) و (ريتشارد داي) أن الضوء يمكن أن ينتج تيارًا كهربائيًا في السيلينيوم. اخترع العالم (تشارلز فريتس) أول خلية شمسية في عام 1883. استخدم الوصلات المكونة من طبقة من السيلينيوم لامتصاص أشعة الشمس وتوليد تيار كهربائي.
تعود بداية التكنولوجيا الكهروضوئية إلى العصور القديمة، حيث بدأ اكتشاف أساسيات الطاقة الكهروضوئية في عام 1839. ومع ذلك، لم يكن حتى سبعينيات القرن الماضي عندما بدأت وتيرة تطور الخلايا الكهروضوئية في الارتفاع. في عام 1992، تم تطوير الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة. هذه أقل كفاءة من خلايا السيليكون البلورية التقليدية، لكنها أرخص في التصنيع.
كيف تطورت الخلايا الكهروضوئية؟
طور الفيزيائي الفرنسي ألكسندر إدموند بيكريل أول خلية شمسية عام 1839. ومع ذلك، لم يتم اكتشاف واستغلال التأثير الكهروضوئي حتى أواخر القرن التاسع عشر لتوليد الطاقة. في عام 1876، اكتشف ويلوبي سميث الموصلية الضوئية للسيلينيوم، مما أدى إلى تطوير أول خلية شمسية من السيلينيوم في عام 1883. لم يتم تطوير خلية السيليكون الشمسية حتى عام 1954.
أنواع الخلايا الكهروضوئية؟
هناك العديد من الأنواع المختلفة للخلايا الكهروضوئية، ولكل منها مزاياها وعيوبها. الخلايا الشمسية أحادية البلورية هي الأكثر كفاءة، وبكفاءة تصل إلى 16٪. كما أنها أغلى تكلفة في التصنيع. الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة أقل كفاءة، لكنها أرخص بكثير في الإنتاج. غالبًا ما تستخدم في التركيبات الكهروضوئية واسعة النطاق.
مستقبل الخلايا الكهروضوئية.
مستقبل الخلايا الكهروضوئية واعد للغاية. مع التطور السريع للتكنولوجيا، كما أنها أصبحت أكثر كفاءة. في المستقبل، سيكونون قادرين على توفير كمية كبيرة من الطاقة النظيفة للعالم.
