سلول خورشیدی

سلول خورشیدی چیست؟

سلول خورشیدی نقش بسیار مهم و حائز اهمیتی جهت جمع‌آوری انرژی الکتریکی دارد. علاوه بر این مورد از این قابلیت برخوردار است تا از طریق فرایند فتوولتائیک نور خورشید را به الکتریسیته تبدیل کند. انواع مختلف و گوناگونی از سلول‌های خورشیدی وجود دارند که هر یک از نیمه هادی‌ها جهت برهم‌کنش به همراه دیگر فوتون‌های ورودی از طریق خورشید، فقط با هدف تولید جریان الکتریکی استفاده خواهند شد. در ادامه سعی می‌کنیم مطالب جامع‌تر و کامل‌تری در این زمینه بیان کنیم، پس برای کسب اطلاعات بیشتر با ما همراه باشید.

 سلول خورشیدی از چه چیزی ساخته شده است؟

سلول خورشیدی به‌عنوان یک ساندویچ عمل می‌کند که از دو لایه مختلف متفاوت سیلیکون تولید می‌شود و به طور کاملاً خاص آلاییده شده است. یعنی به آن‌ها ناخالصی اضافه می‌کنند، در نتیجه امکان عبور برق از آن‌ها از طریق یک روش خاص وجود دارد. پایین آن به صورتی است که الکترون‌های بسیار کمی دارد.

این نوع سیلیکون‌ها از نوع p یا همان مثبت هستند؛ چرا که الکترون‌ها دارای بار منفی هستند و در این لایه فقط تعداد کمی از آن قرار گرفته است. لایه بالایی را به‌صورت برعکس آلاییده می‌کنند تا امکان وجود الکترون‌های بیشتر فراهم شود که n یا نوع منفی نامیده می‌شود.

انواع سلول‌های خورشیدی

همان‌طور که متوجه هستید با در نظر گرفتن سرعت روز افزون پیشرفت تکنولوژی سلول‌های خورشیدی را نیز به کمک مواد اولیه و تکنولوژی‌های متفاوت و منحصربه‌فرد ویژه‌ای عرضه می‌شود. برخی از آن‌ها با در نظر گرفتن موارد اقتصادی قابل استفاده هستند و به‌عنوان سلول‌ها یا ماژول‌های خورشیدی تجاری شناخته شده‌اند.

برخی دیگر نیز باتوجه‌به اینکه هنوز به طور کامل تکامل پیدا نکرده‌اند، امکان استفاده از آن‌ها با هیچ توجیه اقتصادی روبرو نیست و فقط در حال حاضر روی آن آزمایش‌های گوناگون انجام می‌دهند. اما به طور کلی سلول خورشیدی به‌صورت زیر دسته‌بندی می‌شود.

• سیلیکون‌های کریستال که شامل مونو کریستال و پلی کریستال می‌شوند.
• فیلم نازک
• پلیمری و ارگانیک
• چند اتصالی یا همان چند لایه
• متمرکز کننده‌ها

نحوه کار سلول خورشیدی

زمانی که یک لایه سیلیکون نوع n روی یک لایه دیگر یعنی همان نوع p قرار می‌گیرد، درست در محلی که پیوند دو ماده انجام می‌شود، یک سد به وجود می‌آید. در چنین شرایطی دیگر هیچ الکترونی امکان عبور از سد را ندارد، پس حتی در صورت اتصال ساندویچ سیلیکونی به چراغ‌قوه نیز امکان عبور هیچ جریان برقی وجود ندارد و لامپ نیز روشن نخواهد شد.

اما در صورت تاباندن نور به ساندویچ مشاهده می‌کنیم که اتفاق قابل‌توجهی می‌افتد. می‌توان نور را به‌عنوان جریانی از انرژی که فتون نام دارد، دانست. این فوتون‌ها زمانی که داخل ساندویچ قرار می‌گیرند، تمام انرژی موجود را به دیگر اتم‌های سیلیکون می‌دهند.

انرژی لازم جهت ورودی الکترون‌ها از لایه پایین آن خارج می‌شود. در نهایت نیز از سد لایه نوع n بالا رفته و در قسمت مدار جریان پیدا می‌کند. به هر میزانی که نور بیشتری تابیده شود، الکترون‌ها بالاتر رفته و در نهایت شاهد برقراری جریان بیشتری هستید.

مزایا و معایب سلول خورشیدی

توجه داشته باشید که سلول خورشیدی از مزایای فوق‌العاده منحصربه‌فردی برخوردار است. اما در این میان نیز یک سری معایب وجود دارد که انتظار می‌رود با پیشرفت فناوری تمامی آن‌ها به بهترین نحو ممکن برطرف شود.

با پیشرفت فناوری تمام هزینه‌هایی که برای صفحات خورشیدی و نصب آن در نظر گرفته می‌شود، کاهشمی یابد. به همین دلیل نیز دولت تا حدود زیادی تأکید روی انرژی خورشیدی دارد. پس می‌توان انتظار داشت که در چندین سال آینده در هر یک از منازل و هر سیستم الکتریکی از انرژی خورشیدی یا حتی منبع انرژی تجدیدپذیر استفاده شود. از جمله مزایای سلول خورشیدی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• باعث به‌وجودآمدن آلودگی نخواهد شد.
• از طول عمر نسبتاً بالای برخوردار است.
• فاقد هرگونه هزینه نگهداری است.

• اما این سلول‌ها معایبی دارند که از جمله عیوب سلول خورشیدی موارد زیر هستند:

• برای راه‌اندازی آن به هزینه اولیه زیادی احتیاج است.
• دارای راندمان تقریباً پایینی است.
• در روزهای ابری امکان تولید انرژی ندارد.
• امکان دریافت انرژی خورشیدی در شب وجود ندارد.

کاربرد سیستم های تولید انرژی خورشیدی

قطعاً سلول خورشیدی و انرژی که از آن تولید می‌شود، دارای کاربرد بسیار زیادی است و در بسیاری از موارد مورد استفاده قرار می‌گیرد که عبارت‌اند از:

• امکان استفاده از آن برای شارژ باتری وجود دارد.
• در نورسنج مورد استفاده قرار می‌گیرد.
• جهت برق‌رسانی به ماشین‌حساب و ساعت‌مچی نیز کاربرد بسیار زیادی دارد.
• حتی در فضاپیماها نیز جهت تأمین انرژی الکتریکی می‌توان از سلول خورشیدی و انرژی آن استفاده کرد.

بیشتر بخوانید: استابلایزر سروو موتور چیست؟

 سخن پایانی

خورشید به‌عنوان یک منبع کاملاً عظیم انرژی در آسمان این قابلیت را دارد تا انرژی پاک را بدون هرگونه توقف و به بهترین شکل در اختیار افراد قرار دهد. سلول خورشیدی نیز به‌عنوان یک ابزار مهم تلقی می‌شود که انرژی خورشید را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌شود. سلول خورشیدی امروزه نقش مهمی دارد. حتی این انرژی بازه زمانی زیادی است که در زندگی‌های روزمره جای خود را باز کرده است.