من اخترع الألواح الشمسية؟ وما آلية عملها في توليد الكهرباء؟

تعد تكنولوجيا الخلايا الشمسية قديمة للغاية حيث يرجع تاريخها إلى أوائل القرن التاسع عشر، وأول من ابتكرها هو الفيزيائي الفرنسي "ألكساندر بيكيريل" عام 1839 وكان حينها يبحث تأثير الضوء الجهدي واعتبر ذلك أساسا للخلية الشمسية من خلال اكتشاف انبعاث طاقة عند سقوط أشعة الشمس على قطب كهربائي.

بناء على تلك الفكرة، تم تطوير أول خلية شمسية بواسطة العالم "تشارلز فريتس" باستخدام مركبات السلينيوم على طبقة رقيقة من الذهب، ولكن هذه الخلايا لم تتسم بالكفاءة في توليد الطاقة حتى اخترع "راسل أول" خلية شمسية من السليكون عام 1941.

آلية العمل
 

- تتكون الخلية الشمسية من طبقة سليكون يضاف لها بعض الشوائب المتميزة ببعض الخواص الكهربائية، ويضاف للطبقة العليا المستقبلة لأشعة الشمس عنصر الفوسفور.

- في الطبقة السفلية للخلية الشمسية، يوجد عنصر البورون لامتصاص الشحنات الكهربائية وتسمى الطبقة "P" – لكنه يضم عددا قليلا من الإلكترونات بعكس طبقة السليكون التي تسمى "N".

- عند ارتطام أشعة الشمس بالطبقة العلوية ذات السليكون وعنصر الفوسفور، يتم شحن الإلكترونات وتزود بالطاقة، ومع وجود موصل كهربائي بين الطبقتين، يتولد تيار كهربائي ينتقل من الطبقة العليا إلى السفلى.

استخدامات متعددة
 

- أصبحت الطاقة الشمسية من أبرز مصادر الطاقة المتجددة التي توسعت استخداماتها في العديد من المجالات، وأصبح من السهل ربط إنتاجها بالشبكات الكهربائية الوطنية لتوفير احتياجات الشركات والمنازل من الكهرباء.

- كانت تكلفة صناعة الألواح الشمسية تمثل عقبة رئيسية في طريق الاعتماد بشكل أكبر على الطاقة الشمسية، ولكن مع ضخ استثمارات كبيرة وتطور في صناعتها، قلت هذه التكاليف.

- تتميز الألواح الشمسية بحاجتها الأقل للصيانة وقلة أعطالها الفنية، كما يمكن تخزين الطاقة الناتجة عنها في بطاريات لإمكانية استغلالها في غياب أشعة الشمس.