في الوقت الذي تصبح فيه مصادر الطاقة العالمية متوترة أكثر فأكثر ، تسمى الطاقة الشمسية تطوير طاقة جديدة ، ونحن نستخدم المزيد من الخلايا الشمسية في حياتنا. تعتمد الخلية الشمسية على مواد أشباه الموصلات. بعد أن تمتص المواد الكهروضوئية الطاقة الضوئية ويحدث التحويل الكهروضوئي ، بحيث يولد التيار ، ما هو مبدأ العمل للخلية الشمسية؟ الخلية الشمسية هي جهاز يقوم بتحويل الطاقة الضوئية مباشرة إلى طاقة كهربائية من خلال تأثير كهروضوئي أو تأثير ضوئي كيميائي. عندما تشرق الشمس على أشباه الموصلات ، ينعكس بعضها عن السطح ويتم امتصاص البقية أو نقلها بواسطة أشباه الموصلات. بعض الضوء الممتص ، بالطبع ، يصبح حرارة ، بينما تتصادم فوتونات أخرى مع إلكترونات التكافؤ التي تكوّن أشباه الموصلات ، مما يخلق أزواجاً من الإلكترون. بهذه الطريقة ، يتم تحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كهربائية في شكل أزواج ثقب إلكتروني.
الأساس المادي للخلايا الشمسية
عندما يضيء ضوء الشمس تقاطع pn ، تقوم الإلكترونات في أشباه الموصلات بإطلاق الإلكترونات نتيجة لاقتناء الطاقة الضوئية ، وبالتالي يتم توليد أزواج حفرة الإلكترون المقابلة ، وتحت عمل الحقل الكهربائي للحاجز ، يتم توجيه الإلكترونات نحو منطقة النمط. يتم دفع الثقوب نحو المنطقة من النوع P ، بحيث يكون هناك إلكترونات زائدة في المنطقة ، وللمنطقة P ثقوب زائدة. وهكذا ، يتشكل حقل كهربائي مولّد بالصور في مواجهة تقاطع pn في اتجاه معاكس لحقل المجال الكهربائي.
إذا كان هناك تقاطع pn في شبه الموصل ، يتم تشكيل حقل حاجز كهربائي على جانبي السطوح نوع n و n ، مما يمكن أن يوجه الإلكترونات إلى المنطقة N والثقوب إلى المنطقة P ، بحيث يكون هناك فائض الإلكترونات في المنطقة N ، وهناك منطقة P زائدة. تشكل الفتحة حقلًا كهربائيًا من الضوء مقابل اتجاه المجال الكهربائي للحاجز بالقرب من تقاطع PN.
هناك أكثر من 12 مادة شبه موصلة لتصنيع الخلايا الشمسية ، وبالتالي هناك العديد من أنواع الخلايا الشمسية. في الوقت الحاضر ، الخلايا الشمسية الأكثر نضجًا وذات القيمة التجارية هي خلايا السليكون الشمسية. أدناه نأخذ خلايا السليكون الشمسية كمثال لإدخال مبدأ العمل للخلايا الشمسية بالتفصيل.