ما هي الخلية الكهروضوئية؟

الخلية الضوئية (بالإنجليزية: PHOTOVOLTAIC CELL) هي جهاز إلكتروني خاص يستخدم أشباه الموصلات كمواد خام لتحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كهربائية باستخدام ظواهر كيميائية وفيزيائية مختلفة. تسمى الخلايا الكهروضوئية أيضًا الخلايا الشمسية ، مثل تحويل الطاقة في الخلايا الكهروضوئية يسمى التأثير الكهروضوئي ، الذي اكتشفه الفيزيائي الفرنسي إدموند بيكريل في عام 1839.

لم تجد الخلايا الكهروضوئية تطبيقًا عمليًا في تكنولوجيا الأقمار الصناعية حتى الستينيات ، وبدأت الألواح الشمسية المكونة من الخلايا الكهروضوئية في الظهور على الأسطح في أواخر الثمانينيات ، ونمت الطاقة الكهروضوئية بشكل ملحوظ منذ بداية القرن العشرين. في القرن الحادي والعشرين ، من خلال بناء مزارع شمسية ضخمة.

 

أنواع الخلايا الكهروضوئية

فيما يلي أهم أنواع الخلايا الكهروضوئية ووصف خصائص كل نوع:

 

الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة

أربع مواد شائعة تستخدم في صناعة الخلايا الكهروضوئية ذات الأغشية الرقيقة هي تيلورايد الكادميوم (CDTE) والسيليكون غير المتبلور (A-SI) وسيلينيد النحاس والإنديوم الغاليوم (CIGS) وزرنيخيد الغاليوم (GAAS).

لا تحظى الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة بشعبية كبيرة في المنشآت السكنية والتجارية مثل خلايا السيليكون البلورية التقليدية لأنها تعتبر أقل كفاءة من خلايا السيليكون التقليدية. ومع ذلك ، فقد قامت شركات مثل FIRST SOLAR ببناء أعمال كاملة على إنتاج الألواح من الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة مثل CDTE ، لاستخدامها في المقام الأول في المرافق الكبيرة أو المنشآت الشمسية للشركات.

 

الخلايا الشمسية العضوية

الألواح الشمسية المصنوعة من الخلايا الشمسية العضوية ليست قابلة للتطبيق تجاريًا بعد ، ولكن الألواح الشمسية العضوية لها خصائص مماثلة لألواح الأغشية الرقيقة ، والفرق الأكبر بينها هو المواد المستخدمة في صنع هذه الأنواع ، في حين أن الألواح الشمسية التقليدية وذات الأغشية الرقيقة تصنع الألواح من السيليكون أو غيره من أشباه الموصلات المماثلة ، والخلايا الشمسية العضوية مصنوعة من الكربون وغالبًا ما تسمى “الخلايا الشمسية البلاستيكية” أو “الخلايا الشمسية البوليمرية”.

بالإضافة إلى ذلك ، تتميز الخلايا الشمسية العضوية بالمرونة والمتانة ويمكن حتى أن تكون شفافة. ظهرت ما يسمى بالنوافذ الشمسية وأصبحت منتجًا شائعًا. يمكن أن تكون مصنوعة من خلايا شمسية عضوية شفافة.

 

خلايا بيروفسكايت الشمسية

“البيروفسكايت” هو أي مادة لها نفس التركيب البلوري لمركب ثاني أكسيد التيتانيوم والكالسيوم ، وهي مادة شبه موصلة تشبه إلى حد بعيد السيليكون. مثل الخلايا الشمسية العضوية ، فإن البيروفسكايت ليس متاحًا على نطاق واسع حتى الآن ، ولكن يتم إنتاجه بتكلفة وكفاءة أقل ، كما أن مظهره العالي يجعله خيارًا مثيرًا للاهتمام. تتوسع صناعة الطاقة الشمسية باستمرار وتطور خيارات أفضل لإنتاج الطاقة الشمسية.

 

كيف تعمل الخلايا الكهروضوئية

لا تحتاج الخلايا الكهروضوئية بالضرورة إلى ضوء الشمس لتحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كهربائية ، ويمكنها أيضًا تحويل مصادر الضوء الاصطناعي إلى طاقة كهربائية. تتضمن خطوات الخلايا الكهروضوئية لتوليد الطاقة الكهربائية ما يلي:

• تمتص إلكترونات مادة ما الضوء (عادة السيليكون) ، مكونة أزواج ثقوب إلكترونية.
• ينتج عن تكوين أزواج ثقب الإلكترون فصل الجسيمات المشحونة إلى أقطاب سالبة وموجبة.
• تخلق الشحنات المنفصلة فرق جهد ينتج عنه تيار كهربائي.

 

أهم استخدام للخلايا الكهروضوئية

تستخدم الخلايا الكهروضوئية في أجهزة الكشف بالأشعة تحت الحمراء ، وحاسبات الكثافة ، والمراوح الشمسية ، والسخانات الشمسية ، والألواح الشمسية لتوفير الطاقة الشمسية للمنزل أو المكتب. تتكون اللوحة الشمسية من مئات الخلايا الكهروضوئية المركبة معًا لتكوين وحدة بطارية ضخمة.

 

المراجع

1. ^ ، موسوعة التكنولوجيا ، 24 يناير 2017 ، تم استرجاعه في 1 سبتمبر 2022.
2. ^ ، PLANETE-ENERGIES ، تم استرداده في 1 سبتمبر 2022.
3. ^ ، ENERGYSAGE ، تم استرداده في 1 سبتمبر 2022.