الخلية الشمسية هي الوحدة الأساسية لنظام توليد الطاقة الشمسية حيث يتم استخراج الطاقة الكهربائية مباشرة من الطاقة الضوئية دون أي عملية وسيطة. تعتمد عمل الخلية الشمسية بشكل كامل على تأثيرها الكهروضوئي، لذا تُعرف أيضًا باسم الخلية الكهروضوئية. في الأساس، الخلية الشمسية هي جهاز نصف موصل. تنتج الخلية الكهرباء عندما يسقط عليها الضوء ويكون الفرق الجهد أو الفرق الكهربائي عبر طرفي الخلية ثابتًا عند 0.5 فولت وهو مستقل تقريبًا عن شدة الضوء الساقط، بينما تتراوح قدرة التيار في الخلية بشكل كبير مع شدة الضوء الساقط وكذلك المساحة المعرضة للضوء. لكل خلية شمسية طرف موجب وطرف سالب مثل جميع أنواع الخلايا البطارية الأخرى. عادةً ما تحتوي الخلية الشمسية أو الكهروضوئية على اتصال أمامي سالب واتصال خلفي موجب. يوجد اتصال بين النمطين p-n في المنتصف بين هذين الاتصالين.
عندما يسقط ضوء الشمس على الخلية، يتم امتصاص بعض الفوتونات بواسطة الخلية الشمسية. بعض الفوتونات الممتصة ستكون لها طاقة أكبر من الفجوة الطاقوية بين الحزمة القيمية والحزام الموصل في البلورة النصف موصلة. وبالتالي، يحصل إلكترون واحد من الحزمة القيمية على طاقة من فوتون واحد ويصبح متحمسًا ويقفز من الرابطة ليخلق زوجًا من الإلكترون والحفرة. هذه الإلكترونات والحفرات من أزواج e-h تسمى الإلكترونات والحفرات المولدة بالضوء. تقوم الإلكترونات المولدة بالضوء القريبة من الاتصال p-n بالهجرة إلى الجانب n-type من الاتصال بسبب القوة الكهروستاتيكية للمجال عبر الاتصال. وبالمثل، تقوم الحفرات المولدة بالضوء القريبة من الاتصال بالهجرة إلى الجانب p-type من الاتصال بسبب نفس القوة الكهروستاتيكية. بهذه الطريقة، يتم إنشاء فرق جهد بين الجانبين المختلفين من الخلية وإذا تم ربط هذين الجانبين بدارة خارجية، سيبدأ التيار في التدفق من الطرف الموجب إلى السالب للخلية الشمسية. هذا كان المبدأ الأساسي لعمل الخلية الشمسية، الآن سنناقش حول مختلف المعلمات للخلية الشمسية أو الكهروضوئية التي تعتمد عليها تصنيف الألواح الشمسية. عند اختيار خلية شمسية معينة لمشروع معين، من الضروري معرفة تصنيف اللوحة الشمسية. هذه المعلمات تخبرنا بكيفية كفاءة تحويل الخلية الشمسية للضوء إلى كهرباء.
هو التيار الأقصى الذي يمكن للخلية الشمسية أن تقدمه دون الإضرار بهيكلها. يتم قياسه عن طريق قصر الدائرة بين طرفي الخلية في أفضل ظروف الخلية لإنتاج أعلى قيمة خرج. استخدمت كلمة "أفضل ظروف" لأن معدل إنتاج التيار في الخلية الشمسية يعتمد أيضًا على شدة الضوء وزاوية سقوط الضوء على الخلية. بما أن إنتاج التيار يعتمد أيضًا على مساحة سطح الخلية المعرضة للضوء، فمن الأفضل التعبير عن الكثافة القصوى للتيار بدلاً من التيار الأقصى. الكثافة القصوى للتيار أو تصنيف الكثافة القصوى للتيار هو نسبة التيار القصوى أو التيار القصير إلى المساحة المعرضة للخلية.
حيث، Isc هو تيار القصر الكهربائي، Jsc الكثافة القصوى للتيار وأ هي مساحة الخلية الشمسية.
يتم قياسه عن طريق قياس الجهد عبر طرفي الخلية عندما لا يكون هناك حمل متصل بالخلية. يعتمد هذا الجهد على تقنيات التصنيع والحرارة ولكن ليس بشكل كبير على شدة الضوء ومساحة السطح المعرضة. عادةً ما يكون جهد الدائرة المفتوحة للخلية الشمسية حوالي 0.5 إلى 0.6 فولت. يرمز له عادةً بـ Voc.
هي القوة الكهربائية القصوى التي يمكن أن تقدمها الخلية الشمسية واحدة في ظروف الاختبار القياسية. إذا رسمنا خصائص v-i للخلية الشمسية، ستظهر القوة القصوى عند نقطة الانحناء في منحنى الخصائص. يتم إظهارها في خصائص v-i للخلية الشمسية بواسطة Pm.
هو التيار الذي يحدث فيه القوة القصوى. يتم إظهار التيار عند نقطة القوة القصوى في خصائص v-i للخلية الشمسية بواسطة Im.
هو الجهد الذي يحدث فيه القوة القصوى. يتم إظهار الجهد عند نقطة القوة القصوى في خصائص v-i للخلية الشمسية بواسطة Vm.
هو النسبة بين حاصل ضرب التيار والجهد عند نقطة القوة القصوى إلى حاصل ضرب تيار القصر الكهربائي وجهد الدائرة المفتوحة للخلية الشمسية.
تُعرَّف بأنها النسبة بين القوة الكهربائية القصوى للخرج إلى قوة الإشعاع الداخلة إلى الخلية وتُعبر عنها بالنسبة المئوية. يعتبر أن قوة الإشعاع على الأرض تبلغ حوالي 1000 واط / متر مربع، لذا فإن كانت المساحة المعرضة للخلية هي A، فإن القوة الإشعاعية الكلية على الخلية ستكون 1000 A واط. وبالتالي، يمكن التعبير عن كفاءة الخلية الشمسية كالتالي
بيان: احترم الأصلي، المقالات الجيدة تستحق المشاركة، إذا كان هناك انتهاك للحقوق يرجى التواصل للحذف.
