كيفية تحول الطاقه الشمسيه الى طاقه كهربائيه

ومن استخدامات الخلايا الشمسيه في الجوال ان تكون بديله عن البطاريه




احاول فى هذا الموضوع شرح مبسط جدا للخلايا الشمسية solar cell وكيفية الاستفادة من الشمس
كبديل للطاقة حيث تقوم الخلية الشمسية بتحويل الطاقة الشمسية مباشرة الى طاقة كهربية وهناك انواع كثيرة من الخلايا الشمسية ومن افضل هذة الانواع خلية السليكون Si الشمسية التى تتكون من وصلة ثنائية من السليكون المطعم بذرات الزرنيخ As كبلورة سالبة n-type واما البلورة الموجبة فتتكون من بلورة سليكون مطعمة بذرات من البورن B ويكون سمك البلورة الموجبة صغيرا جدا بينما تكون البلورة السالبة اكثر سمكا ويغطى سطح البلورة السالبة غشاء رقيق يسمح بنفاذ الاشعة الشمسية ويمنع خروج الاشعة فىالاتجاة المعاكس اى نختار مواد يكون لها نفاذ عالى وانعكاسية منخفضة وتكون هذة المواد غالبا اكاسيد( ملحوظة هذة الاكاسيد كانت نقطة البحث الخاص بى فى رسالة الماجيستير وهى CdO doped InO وكان هدف الشغل هو محاولة المعاجة الحرارية لهذة الاكاسيد للوصول الى اكبر نفاذية ممكنة واقل انعكاسية لاننا نعرف ان T+R+A=1 اى كلما زادت نسبة T النفاذية قلت نسبة R الانعكاسية وفى المعدله تم تجاهل الامتصاصية A وذلك لانها صغيرة جدا) وبذلك تمتص البلور السالبة معظم الطاقة الشمسية الساقطة عليها
والسؤال الان كيف تتولد القوة المحركة الكهربية لهذة الخلية



ولمعرفة كيفية تحويل الطاقة الشمسية الى طاقة كهربية يجب علينا معرفة ان التحام بلورتين مختلفتين من اشباة الموصلات السالبة والموجبة يؤدى الى انتشار بعض الالكترونات الحرة من البلورة الموجبة وينتج عن هذا الانتشار شحنات كهربية على جانب موضع الالتصاق احدهما سالب والاخرى موجب مما يؤدى الى الى تكون فرق جهد بين طرفى الوصلة يكون كافيا لمنع المزيد من الالكترونات من الانتشار من البلورة اليالبة الى الموجبة وهكذا يكون لدينا خلية كهربية تولد قوة محلركة كهربية قدرها 0.1 فولت
عندما تعرض الخلية لاشاعة الشمس فاءن هذة الاشعة تنفذ من خلال الغشاء الرقيق الشفاف والذى يكون على هيئة thin films من الاكاسيد وكما قلنا يجب ان يكون ذو نفاذية علية وانعكاسية منخفضة عند سقوط الشمس ترتفع درجة حرارة البلورة السالبة يؤدى هذا الى كسر بعض الروابط التساهمية مما يؤدى الى توفير مزيد من الالكترونات التى تمتص الطاقة ويذداد اهتزازها مما يجعلها تتحرك فى اتجاة البلورة الموجبة حيث ان طاقتها كبيرة تمكنها من الحركة عكس اتجاة القوة الكهربية المؤثرة على الالكترون من المجال الكهربى وهذا يؤدى الى زيادة تراكم الشحنات السالبة على طرف البلورة الموجبة وبما ان كل الالكترونات ينتقل من البلورة السالبة يترك مكانة فجوة موجبة فى البلورة السالبة مما يزيد من تراكم الفجوات الموجبة ايضا عند طرف البلورة السالبة ومن ثم يزداد فرق الجهد الكهربى على جانبى الوصلة الثنائية وهذا الفرق فى الجهد يسمى القوة المحركة الكهربية للخلية الشمسية ويساوى تقريبا 0.4 فولت