الخلايا الشمسية photo vltaic cells هي خلايا يتم من خلالها تحويل أشعة الشمس مباشرة لكهرباء عن طريق استخدام تقنية الحالة الصلبة solid- state technology التي تستخدم فيها خلايا مصنوعة من مواد خاصة تسمى أشباه موصلات semi conductors أساسها مادة السيلكون . عامة تكون المواد المكونة لهذه الخلايا اما مادة بللورية سميكة كالسيليكون البللوري crystalline silicon أومادة غير بللورية رقيقة كمادة السيليكون اللابللوري amor phovs silicon a-si تعتبر طاقة الخلايا الضوئية شكلا" من الطاقة المتجددة والنظيفة لأنه لا يسفر عن تشغيلها نفايات ملوثة ولاضوضاء ولااشعاعات ولاحتى تحتاج لوقود غير الشمس . لكن كلفتها البدائية مرتفعة مقارنة بمصادر الطاقة الأخرى كما أنها تولدكهرباء مستمرة (كما هو الحال في البطاريات السائلة والجافة العادية ) . كيف يعمل السيلكون كخلية شمسية : يمتلك السيلكون بعض الخواص الكيميائية في تركيبه البللوري فذرة السيليكون تحتوي على 14 الكترون موزعة على ثلاث مستويات طاقة . المستويين الأول والثاني الأقرب للنواة يكونان ممتلأن تماما" بالالكترونات والمستوى الثالث أو المستوى الخارجي يحتوي على 4 الكترونات فقط أي يكون نصفه ممتلىء و النصف الآخر فارغ حيث أن المدار يكتمل ب8 الكترونات وتسعى ذرة السيليكون لأن تكمل النقص في عدد الالكترونات في المستوى الخارجي ولتفعل ذلك فانها تشارك أربع الكترونات من ذرات سيليكون مجاورة وبهذا ترتبط ذرات السيليكون بعضها البعض في شكل تركيب بللوري وهذا التركيب البللوري له فائدة كبيرة في الخلية الشمسية ان بللورة السيليكون النقية لاتوصل التيار الكهربائي بكفاءة لأنه لايوجد الكترونات حرة لتنقل التيار الكهربائي حيث أن كل الالكترونات قدقيدت في التركيب البللوري ولهذا ولكي يتم استخدام السيليكون في الخلية الشمسية فاننا بحاجة الى اجراء تعديل بسيط في التركيب البللوري . فالتعديل هو عبارة عن اضافة ذرات عناصر أخرى (تسمى عملية تطعيم أواشابة doping ) وهذه الذرات الاضافية نسميها شوائب impurities وهي ضرورية لعمل الخلية الشمسية . يتم اضافة ذرات الفوسفور بنسبة بسيطة جدا" تصل الى 1:1،000،000 وذرة الفوسفور تحتوي على 5 الكترونات في مدارها الخارجي ولهذا عندما تدخل الشبكة البللورية بين ذرات السيليكون ستشارك ب4 الكترونات و يبقى الكترون حر . وعندما يتم تزويد السيليكون النقي بالطاقة ولتكن طاقة حرارية مثلا" فان بعض الالكترونات تتحرروتترك مكانها شاغر نسميه فجوة أوثقب hole يعمل هذا الثقب على السماح للالكترون في الجوار بالانتقال اليها تاركا" فجوة أخرى وهكذا تستمر حركة الالكترونات في اتجاه وحركة الفجوات في الاتجاه المعاكس وهذه الحركة هي التيارالكهربائي . ولكن في حالة ذرات السيليكون المطعمة بذرات الفوسفور يصبح الأمر مختلف من ناحية أن الطاقة اللازمة لبدأ تحريك الالكترونات أقل بكثير من حالة السيليكون النقي . وتسمى أشباه الموصلات التي تطعم بذرات تحتوي على الكترونات اضافية بالنوع السالب n-type لأنه أضاف الكترون سالب للتركيب البللوري للذرات . ولهذا يعتبر السيليكون المطعمبالفوسفور موصل أفضل من السيليكون النقي .
الخلايا الشمسية
المواضيع المتشابهه 
