هل سبق لك أن رأيت قطعة من الألواح السوداء مرتبة بدقة في الضواحي؟ إنها ألواح شمسية. يعد تحويل الطاقة الشمسية إلى كهرباء باستخدام مواد السيليكون تقنية ناشئة للطاقة المتجددة ، تُعرف أيضًا باسم "الخلايا الكهروضوئية" أو "رقائق الطاقة الشمسية".
في ظل خلفية التطوير القوي واستخدام الموارد المتجددة وغيرها من الموارد الجديدة في العصر الجديد ، فإن توليد الطاقة الشمسية هو طاقة خضراء شائعة الاستخدام نسبيًا في بلدي. يتم تقسيم توليد الطاقة الشمسية أيضًا إلى توليد الطاقة الكهروضوئية وتوليد الطاقة الكهروضوئية ، والأكثر شيوعًا هو توليد الطاقة الكهروضوئية.
يتميز توليد الطاقة الكهروضوئية بخصائص "التركيب السهل ، والصيانة السهلة ، وانخفاض استهلاك الطاقة ، وقابلية التوسع" ، بينما يسخن توليد الطاقة الحرارية الشمسية الوسط من خلال نظام تجميع الحرارة المركزة ، ثم يستخدم معدات توليد الطاقة البخارية التقليدية لتوليد الطاقة. الهيكل ومبدأ العمل معقدان نسبيًا. بالمقارنة ، من السهل تطوير توليد الطاقة الكهروضوئية على نطاق واسع.
لا يمكن فصل تشغيل توليد الطاقة الكهروضوئية عن الألواح الشمسية. يتكون الهيكل الأساسي للألواح الشمسية بشكل أساسي من مكونات إلكترونية. تشكل إضافة وحدات التحكم والبطاريات والمحولات إلى الهيكل الأساسي نظامًا لتزويد الطاقة الشمسية.
تستخدم الألواح الشمسية الشائعة السيليكون لتحويل الطاقة ، والذي يمكن تقسيمه إلى سيليكون أحادي البلورية وسيليكون متعدد البلورات من حيث طرق الإنتاج. كفاءة التحويل الكهروضوئي للألواح الشمسية أحادية البلورة أعلى من الألواح الشمسية المصنوعة من السيليكون متعدد الكريستالات ، كما أن تكلفة الإنتاج مرتفعة أيضًا ؛ تكون كفاءة تحويل الألواح الشمسية المصنوعة من السيليكون متعدد الكريستالات أقل من كفاءة الألواح الشمسية المصنوعة من السيليكون أحادي البلورية ، ولكن تكلفة الإنتاج الإجمالية أقل أيضًا. .
بالإضافة إلى ذلك ، هناك نوع آخر من الألواح الشمسية يسمى الألواح الشمسية السيليكونية غير المتبلورة. تختلف طريقة تصنيعها تمامًا عن طريقة تصنيع الألواح الشمسية أحادية البلورية والسيليكون متعدد الكريستالات. عملية التصنيع مبسطة للغاية ، ويمكنها أيضًا توليد الكهرباء في ظل ظروف الإضاءة غير الكافية. لكن كفاءتها التحويلية منخفضة جدًا ، لذلك نادرًا ما يتم استخدامها.
على وجه التحديد ، يتمثل مبدأ عمل الألواح الشمسية في حقن الفوسفور في الطبقة العليا من السيليكون من خلال واجهة أشباه الموصلات المكونة من قطعتين من السيليكون لتزويدها بإلكترونات سالبة إضافية. في نفس الوقت ، يضاف البورون إلى الطبقة السفلية للحصول على شحنة موجبة معينة. بهذه الطريقة ، يتم زيادة المجال الكهربائي عند التقاطع بين طبقات السيليكون. عندما يضرب فوتون في ضوء الشمس إلكترونًا ، فإن المجال الكهربائي سيدفع الإلكترون خارج تقاطع طبقتين من السيليكون ، وسيتم جمع الإلكترونات بواسطة اللوحة الموصلة المعدنية الموجودة على الجانب. تقنية تحول الطاقة الضوئية مباشرة إلى طاقة كهربائية.