نحوه کار سلول خورشیدی

سلول خورشیدی چیست؟

سلول خورشیدی برای دریافت انرژی خورشیدی و تبدیل آن به الکتریسیته در پنل خورشیدی مورد استفاده قرار می گیرد. پنل های خورشیدی ای که برای تامین انرژی الکتریکی بر روی بام منازل قرار گرفته و یا پنل های مورد استفاده در نیروگاه های خورشیدی همگی از سلول خورشیدی ساخته شده اند. سلول های خورشیدی دارای سطحی صاف، براق و رنگی تیره می باشند. هر سلول خورشیدی شامل تمامی قطعات لازم برای تبدیل انرژی خورشیدی و تولید الکتریسیته می باشد. سایر قطعات استفاده شده در پنل های خورشیدی و یا سیستم های خورشیدی به منظور افزایش راندمان و یا تبدیل برق DC به AC می باشد. طراحی سلول خورشیدی یک سلول خورشیدی از بخش های مختلفی تشکیل شده است. سطح بالایی سلول های خورشیدی را به وسیله یک شیشه ضد انعکاس پوشش می دهند. این شیشه علاوه بر محافظت از اجزای داخلی از انعکاس نور خورشید نیز جلوگیری می کند. هنگامی که شما به یک سلول خورشیدی نگاه می کنید شاهد یک شبکه متصل به هم خواهید بود. این شبکه نوارهای هادی نازکی می باشد که در زیر شیشه قرار گرفته است. این شبکه و لایه شیشه محافظ قسمت بالایی سلول خورشیدی را تشکیل می دهند.

لایه میانی سلول خورشیدی مهم ترین بخش می باشد. در این لایه انرژی خورشیدی به دلیل اثر فتوولتائیک به الکتریسیته تبدیل می شود. این قسمت از ۲ لایه تشکیل می شود. لایه اول از مواد نوع n ساخته شده است. این لایه از سیلیکون به همراه مقدار کمی فسفر ساخته شده است که باعث ایجاد بار منفی در سیلیکون می گردد. لایه دوم از مواد نوع p ساخته شده است. این لایه دارای بار مثبت بوده و از مخلوط سیلیکون و بور ساخته می شود. قسمت پایینی سلول خورشیدی از ۲ بخش تشکیل شده است. یک الکترود فلزی در زیر لایه p قرار دارد. این الکترود و شبکه فلزی قرار گرفته بر سطح سلول خورشیدی باعث جریان الکتریسیته می شود. در لایه انتهایی محافظی برای جلوگیری از انعکاس نور خورشید قرار گرفته است. سلول های خورشیدی متفاوتی را می توان با توجه به استفاده آنها و هزینه تولید مورد نظر تولید کرد. شایان ذکر است با توجه به کاربرد خاص در نظر گرفته شده برای سلول های خورشیدی می توان لایه های مختلفی را به آنچه بیان شد اضافه نمود اما تمامی سلول های خورشیدی دارای ماهیت کلی بالا می باشند. نحوه کار سلول خورشیدی در این بخش به بررسی نحوه عملکرد سلول خورشیدی می پردازیم. هنگامی که نور خورشید به سلول می تابد، بخشی از آن منعکس شده، بخشی جذب می شود و بخشی نیز عبور می کند.

نور جذب شده توسط سلول خورشیدی باعث ایجاد الکتریسیته می شود. پوشش ضد انعکاسی باعث می گردد تا بخش کمتری از تور خورشید منعکس گردد و به همین دلیل انرژی الکتریکی بیشتری تولید گردد. ایجاد یک سیستم برای جذب ۱۰۰٪ نور خورشید در حال حاضر امکان پذیر نمی باشد اما با توجه به تکنولوژی های جدید مقدار جذب در حال افزایش است. هنگامی که نور به لایه میانی سلول خورشیدی می رسد نیمه هادی نور را جذب می کند. فوتون ها، بسته های کوچک انرژی موجود در نور، انرژی اتم های نیمه هادی را افزایش می دهد. ماده نوع n حاوی الکترون های اضافی در لایه های بیرونی اتم می باشد. همچنین لایه نوع p دارای حفره می باشد. برخی از الکترون ها حفره های موجود در محل اتصال لایه p و n را به سرعت پر می کنند. با پر شدن این حفره ها توسط الکترون یک مانع بین ۲ لایه ایجاد می شود و سایر الکترون ها با پر کردن حفره ها از شبکه هادی قرار گرفته در سطح بالایی و پایینی سلول استفاده می کنند.

نحوه عملکرد سلول خورشیدی در سولار پنل هر سلول خورشیدی مقدار مشخصی از الکتریسیته را تولید می کند. برای دستیابی به مقدار الکتریسیته بیشتر از اتصال سلول ها به یکدیگر استفاده می شود. با اتصال چندین سلول به یکدیگر پنل خورشیدی ساخته می شود.