مكونات خلايا الطاقة الشمسية

خلايا الطاقة الشمسية

يُطلق على خلايا الطاقة الشمسية اسم الخلايا الضوئيّة أيضًا، وتُعبّر عن الجهاز الذي يقوم بتحويل الطّاقة القادمة من ضوء الشّمس إلى طاقةٍ كهربائيّةٍ بشكلٍ مباشرٍ عن طريق الظّاهرة الكهروضوئيّة؛ حيث إنّها لا تستخدم التفاعلات الكيميائيّة أو أنواع الوقود المختلفة كغيرها من مصادر الطّاقة كالبطاريّات، وعلى الرّغم من اختلاف مكونات خلايا الطاقة الشمسية إلّا أنّها تُصنّع من عُنصر السيليكون بشكلٍ عامٍ.^[١]

مكونات خلايا الطاقة الشمسية

تتميّز كل من خلايا الطاقة الشمسية والشّمس بأنّهما من أهم الحلول البديلة المُستخدمة لإنتاج الطّاقة وحل مشكلة موارد الطّاقة الكهربائيّة في الوقت الحاليّ، كما تتميّز الخلايا الشمسيّة بأنّها تسهم بالتأثير الإيجابيّ على كوكب الأرض من خلال التقليل من كميّة الطّاقة اللازمة للاستهلاك ومنع انبعاث غازات الدفيئة وغيرها، وتتكوّن كل خليّة شمسيّة من ثلاثة طبقات رئيسيّة تؤدّي كلًا منها وظيفةٍ محددةٍ للتمكّن من إنتاج الطّاقة الكهربائيّة، وفيما يأتي مكونات خلايا الطاقة الشمسية:^[٢]

الطبقات العليا

تتكوّن الطّبقات العليا لخلايا الطاقة الشمسية من الجزء العلويّ للزجاج الصلب والإطار والطبقة المضادّة للانعكاس والنّسيج، وقد يختلف عدد الطبقات المُكوّنة للجزء العلوي اعتمادًا على العمليّة والهدف من الخلايا، وما يأتي مكوّنات الطبقة العليا من الخلايا الشمسيّة:

• الزجاج العلويّ: تتكوّن هذه الطبقة عادةً من ألواح الزجاج الصلب الذي يتميّز بقدرته العالية على التوصيل، وتتميّز هذه الطّبقة بأنّها شفّافة ومُقاومة للمادّة الأمر الذي يسهم في تقديم الحماية للسيليكون الذي لا يُمكن أن يتعرّض للهواء بشكلٍ مباشرٍ.
• القضبان وأصابع التوصيل: تتكوّن هذه الأدوات من شرائح معدنيّة رفيعة جدًا بهدف جمع الإلكترونات من زوج الثغرة الإلكترونية النّاتج عن فوتون وإكمال دائرة واحدة لإنتاج الكهرباء.
• الطبقة المضادّة للانعكاس: تتكوّن هذه الطبقة من سمك معيّن من المواد العازلة، وتهدف للتقليل من الخسارة البصريّة.
• النّسيج: يتكوّن النسيج من السيليكون الصلب على شكل أهرامات صغيرة بهدف زيادة انعكاس الضوء على السّطح بدلًا من الهواء؛ حيث تسهم هذه الأهرامات بالاحتفاظ بالضوء لفترة أطول من الزّمن.

الطبقة الوسطى

تعدّ هذه الطبقة أحد مكونات خلايا الطاقة الشمسية وتتكوّن من المواد البلوريّة ومواد التغليف؛ حيث تُستخدم المواد البلوريّة بسبب خصائصها شبه الموصلة بدلًا من المواد المُوصلة أو المعادن نتيجةً لامتلاكها فجوة نطاق صغيرة الأمر الذي يجعلها قادرة على توصيل الكهرباء وعزل أزواج الثغرة الإلكترونية، أمّا مواد التغليف فتتكوّن من مادّة صمغيّة من البوليمرات تُستخدم لتغطيّة الخليّة وتقويتها وتحسين التصاقها بطبقة الزجاج العلويّ.

الطبقة السفلية

تتكوّن غالبيّة هذه الطبقة من القطب المعدنيّ كما أنّها قد تحتوي على مواد التغليف وأغلفة للجزء السفليّ، وتهدف هذه الطبقة لجمع الموجات الحاملة وإنتاج تيار كهربائي يتناسب تناسبًا طرديًا مع شدّة الضوء الواقع.

كفاءة خلايا الطاقة الشمسية

تُعدّ كفاءة خلايا الطاقة الشمسية من المقاييس المهمّة للدلالة على أدائها، ففي حالة انبعاث ضوء الشمس في وقت الذروة تستقبل خلايا الطاقة الشمسية كيلو واط واحد لكل متر مربّع؛ وبالتّالي فإنّ كميّة الطاقة الكهربائيّة الناتجة تكون 100 واط لكل متر مربّع في حالة استخدام خليّة شمسيّة بكفاءة تبلغ 10%، كما قد تزيد قيمة كفاءة ألواح الطاقة الشمسيّة التجارية عن 10% وقد يصل بعضها إلى 25%.^[٣]

المراجع

1. ↑ "Solar cell", www.britannica.com, Retrieved 14-07-2019. Edited.
2. ↑ "Solar Cells", eng.libretexts.org, Retrieved 14-07-2019. Edited.
3. ↑ "Solar Cells", www.encyclopedia.com, Retrieved 14-07-2019. Edited.