جزء اللوح الشمسي الذي يمتص الضوء

تتكون اللوحة الشمسية الكهروضوئية من عشرات الخلايا الفردية الموصولة ببعضها البعض لإنتاج ناتج يساوي إجمالي جميع الخلايا في اللوحة. المادة الفعالة في كل خلية هي السيليكون ، وهو نفس العنصر الذي تصنع منه إلكترونيات الحالة الصلبة. السيليكون له خصائص كهروضوئية ، يولد تيارًا عند تسليط الضوء عليه.

مجموعة خاصة من العناصر تسمى الفلزات تحتل منطقة بين المعادن واللافلزات في الجدول الدوري ؛ تحتوي أشباه الفلزات على بعض خصائص المعادن وبعض خصائص اللافلزات. على سبيل المثال ، يمكن أن تكون أشباه الفلزات هشة مثل اللافلزات ولكنها موصلة للكهرباء مثل المعادن. مثالان رئيسيان لعناصر الفلزات هما السيليكون والجرمانيوم. من بين الاثنين ، يستخدم السيليكون أكثر في الإلكترونيات لأن الجرمانيوم يعاني من مشاكل في البيئات الأكثر دفئًا من درجة حرارة الغرفة.

عملية تسمى المنشطات تمزج كميات صغيرة من الشوائب في السيليكون ، وتغير خصائصه الإلكترونية. على سبيل المثال ، عندما يتم تخدير السيليكون بالبورون ، فإنه يحتوي على فائض من الشحنات الكهربائية الموجبة. مخدر بالزرنيخ ، تصبح شحنة السيليكون سالبة. الخلية الشمسية عبارة عن شطيرة من طبقتين من السيليكون ، واحدة موجبة والأخرى سلبية. يعمل الجانبان كأطراف موجبة وسالبة للبطارية.

عندما يسقط الضوء على سطح الخلية الشمسية ، تحرك الطاقة الإلكترونات في السيليكون. عند اتصالها بدائرة ، تصبح الخلية الشمسية مصدرًا للتيار الكهربائي. على الرغم من أن التيار الذي توفره خلية واحدة صغير - بترتيب بضعة ملي أمبير - فإن تيارات العديد من الخلايا في لوحة شمسية مترابطة معًا توفر عدة أمبير من التيار.

في الظلام الدامس ، لا تنتج الخلية الشمسية أي تيار. مع زيادة كمية الضوء ، يزداد إخراج الخلية أيضًا. الحد الأقصى الحالي للخلية محدود ، ومع ذلك ؛ أي ضوء إضافي يتجاوز السطوع الأقصى لا ينتج عنه زيادة في الإخراج الكهربائي. بالإضافة إلى السطوع ، فإن الطول الموجي للضوء الساقط مهم أيضًا. تستجيب خلية شمسية من السيليكون النموذجية لمعظم الأجزاء المرئية والأشعة تحت الحمراء من طيف ضوء الشمس ، ولكن يتم امتصاص بعض الأطوال الموجية في المناطق الصفراء والحمراء بشكل سيئ. تمر بعض الأشعة تحت الحمراء وكل الأطوال الموجية الأطول عبر الخلية الشمسية ولا تنتج الكهرباء.