محتويات
الخلية الشمسية
الخلية الشمسية أو الضوئية أو الكهروضوئية هي عبارة عن جهاز يحول الطاقة الشمسية مباشرة إلى طاقرة كهربائية باستغلال التأثير الضوئي الجهدي، وتتكون من طبقة سيليكون مضاف لها بعض الشوائب التي تمنحها العديد من الخصائص الكهربائية، فالطبقة العليا المقابلة لأشعة الشمس يُضاف إليها عنصر الفسفور حتى تمنحه خاصية ضخ الكُهيربات عند اصطدام الضوئيات بها، بينما يُضاف إلى الطبقة السفلى عنصر البورون ويمنحه خصائص امتصاص الكُهيربات عن اصطدام الضوئيات بها.
تعتبر الخلايا الشمسية من المصادر المهمة لتزويد الكثير من المركبات الفضائية والأقمار الصناعية ما تحتاج إليه من طاقة كهربائية، كما تعتبر من البدائل المساعدة لمصادر الطاقة التقليدية من الغاز والفحم والبترول، وهي تقوم بإنتاج الكهرباء دون إلحاق الأذى بالبيئة علماً أن عمرها الافتراضي يصل إلى حوالي 30 سنة، وللتعرف على طريقة عمل خلية شمسية مبسطة إليكم هذا المقال.
طريقة عمل خلية شمسية مبسطة
لصناعة خلية شمسية صغيرة ومبسطة تعطي 0.5 فولت وحوالي 200 مللي أمبير يجب القيام بالأمور التالية :
المواد المطلوبة
- لوحان زجاجيان صغيران.
- ثاني أوكسيد التيتانيوم.
- كربون ويُمكن استخدام قلم رصاص.
- حامل.
- لهب بنزن أو شمعة.
- نصف كوب توت أو أي نوع من السوائل اللزجة الحمراء.
- شبكة موصلة للكهرباء أو مادة التن أوكسد.
طريقة التنفيذ
- نضع كمية من أوكسيد التيتانيوم في قطارة خاصة ونصنع المحلول مع ضرورة زيادة تركيز الأوكسيد قدر الإمكان.
- نحضر الشبكة الموصلة على لوحي الزجاج، ونضع على كل منهما الأوكسد، ثمَّ نقوم بتسخينه على نار هادئة حتى يتجمد ونتركه لمدة 15 دقيقة متتالية.
- نضع على الشريحة الأخرى المادة الكربونية.
- بعد 15 دقيقة نضع صفيحة الأوكسيد في التوت.
- نطبقها مع صفيحة الكربون.
- نخرج السلكين من كل لوح ونعرض الخلية للشمس ثمَّ نأخذ القراءة باستخدام جهاز الفولتميتر.
حيثيات التجربة
يعتبر محلول ثاني أكسيد التيتانيوم من المحاليل شبه الموصلة، وهو عنصر أساسي لا يُمكن الاستغناء عنه في عملية صنع الخلية الشمسية المبسطة لأن أشباه الموصلات هي المستخدم الأساسي في الخلايا الشمسية، وفيما يتعلق بتسخين المحلول فإننا نقوم بذلك الأمر حتى يتجمد ويتماسك كطبقة، ثمَّ نمزجه بالتوت اللزج حتى يتماسك أكثر ويتداخل مع الكربون تداخلاً سطحياً.
كما تتميز مادة التن بأنها مادة شفافة موصلة للكهرباء علماً أنها نادرة جداً لذلك لا يُمكن الحصول عليها بسهولة، ويتم وضعها في الخلية الشمسية لتجميع الإلكترونيات على الأقطاب المختلفة، وللحصول على الشبكة يُمكن كسر لوحة مفاتيح قديمة وأخذ شبكة التوصيل المتواجدة تحت الأزرار.
