كيفية صناعة الخلايا الشمسية

تعريف الخلايا الشمسية (Solar Cells )

الخلايا الشمسية هي ألواح كهروضوئيّة، تقوم بتحويل أشعة الشمس الساقطة إلى طاقة كهربائية، حيث أنها تمتص الطاقة من أشعة الشمس ومن ثم تحولها إلى كهرباء عن طريق التأثير الفوتوضوئيّ، وتعتمد الخلايا الشمسية على ضوء الشمس بشكل رئيسي في إنتاج الطاقة الكهربائية، ومن الأخطاء الشائعة الاعتقاد بأنها تعتمد على درجة حرارة الشمس لتوليد الطاقة الكهربائية، وتعتبر الطاقة الكهربائية الناتجة من هذه الألواح طاقة نظيفة ومتجددة لأنه لا ينتج عنها أي إشعاعات ضارة أو مواد ملوثة للبيئة.

أنواع الخلايا الشمسية

• خلية أحادية التبلور:

1. تعتمد في صناعتها على السيليكون، كفاءتها لا تزيد عن 17.5%، وهي من أفضل الأنواع بسبب كفاءتها العالية في امتصاص الطاقة.
2. نقاء كريستالات السليكون المصنوعة منها يعطيها مظهراً متناسقاً.
3. تتكون الألواح الأحادية من سبائك سيليكون تقطع إلى شرائح.
4. عمرها الافتراضي 25 سنة أو أكثر.

• خلية متعددة التبلور :

1. سميت بذلك لأنها صنعت من أكثر من بلورة سيليكون.
2. تكون فيها الخلايا عبارة عن مربعات متراصة، وكفاءتها حوالي 16.9% وعمرها الافتراضي 25 سنة أو أكثر.

• خلية الفيلم الرفيع (الخلايا المورفية):

1. ترسب مادة السيليكون على شكل طبقات رفيعة على الأسطح البلاستيكية أو الزجاجية، وتعتبر الخلايا المورفية أقل الخلايا امتصاصاً للطاقة.
2. كفاءتها قد لا تزيد عن 12%، وعمرها الافتراضي أقل من نظيراتها الأحادية والمتعددة ويصل إلى 15 عاماً فقط ولها استخداماتها الخاصة بها لأنها تتميز بمرونتها.

كيفية صناعة الخلايا الشمسية

تتم صناعة الخلايا الشمسية بطريقة سهلة وبخطوات قليلة كما يلي:

•  نظرا لتوفره بكثرة في الطبيعة يعتبر السيليكون أهم المواد التي تستخدم في صنع الخلية الشمسية، تستخدم طريقة الترسيب البخاري الكيميائي للسيلين وغاز الهيدروجين على رقائق زجاج أو رقائق بلاستيك أو رقائق معدنية لترسيب السيليكون بطريقة تكون قد سبق طلاؤها بطبقة من الأكسيد الموصل الشفاف، ثم يضاف إليه عنصر البورون.
• يتم تحضير كتل مختلفة باستخدام طريقة الصب أو السكب، ومن ثم تُقطع الكتل إلى رقائق باستخدام مناشير سلكية خاصة، ومن ثم تُنظف الكُتل.
• توضع الألواح في أفران الفسفور لتعمل على وضع مادة الفسفور على جوانب هذه الألواح لعمل طبقة من الموصلات السالبة، ثم تنثر بعض المواد الكيميائية عليها للتقليل والحد من انعكاسات أشعة الشمس، على الخلية الضوئية، وأيضا لزيادة مساحة الرقاقة التي تتساقط عليها أشعة الشمس.
• ثم يتم تجميعها وتركيبها لتصبح الواح شمسية وتوضع تحت الاختبار وتغطى بالزجاج، ليعمل على التقليل من عكس أشعة الشمس، ويزيد قدرتها على الامتصاص.