كتب semiconductor solar cells
اذا لم تجد ما تبحث عنه يمكنك استخدام كلمات أكثر دقة.
خلايا أنصاف النواقل الشمسية (معلومة)
تصنع خلايا أنصاف النواقل الصلبة التقليدية من بللورتين مطعمتين، بحيث يطعم أحدهما بشوائب من النوع n (نصف ناقل من النوع n) والذي يحوي على كمية إضافية من الإلكترونات الحرة والآخر مطعم بشوائب من النوع p (نصف ناقل من النوع p) والذي ينقصه إلكترونات حرة. وعندما تصبح البللورتين على تماس تنتقل الإلكترونات الحرة من النصف ناقل n لتملاْ الفجوات في النصف ناقل p. ستعبر في النهاية كمية كافية من الإلكترونات لتعادل مستويات فيرمي لمادتين. وفي النتيجة نصل في منطقة اتصال p-n بحيث تستنفذ حوامل الشحنات وتتراكم في أحد الجانبين. ينتج انتقال الإلكترونات في السيلكون جهد حاجزي يتراوح ما بين 0.6-0.7 فولط.
عندما توضع الخلايا الشمسية في الشمس، تثير فوتونات أشعة الشمس الإلكترونات في جانب نصف الناقل n في عملية تعرف عملية بالعملية الكهرضوكيميائية. توفر أشعة الشمس مايكفي من الطاقة في السيليكون لتدفع الإلكترونات في نطاق التكافؤ إلى مستوى أعلى وهو نطاق التوصيل. عندما تصل الخلية الشمسية مع حمل خارجي ستتحرك الإلكترونات من الجانب n إلى الجانب p، ويتم خسر جزء من الطاقة في الحمل، ومن ثم تعود الإلكترونات إلى n ليعاد دمجها في n ضمن نطاق التكافوء، وهكذا تنشأ أشعة الشمس تيار كهربائي.
تعني فجوة النطاق في أي نصف ناقل بأن الفوتونات بكمية محددة من الطاقة أو أكثر يمكن أن تساهم في إنشاء تيار كهربائي. في حالة السيليكون، فإن الغالبية العظمى من الضوء المرئي من اللون الأحمر إلى البنفسجي ذو طاقة كافية لتحقيق ذلك. وبالتأكيد أن الأشعة ذات الطاقة الأعلى مثل الأزرق والبنفسجي تمتلك القدرة الأكثر لتوليد تيار. وعلى الرغم من أن نقل بعض من هذه الطاقة الاضافية يذهب إلى الإلكترونات، لكن معظمها يضيع على شكل طاقة حرارية، وبالتالي ومن أجل أن تكون هناك فرصة جيدة لالتقاط الفوتونات، تصنع طبقة من نوع n بحيث تكون سميكة نوعا ما. هذا يزيد أيضا من احتمال التقاء الإلكترون المقذوف حديثا مع فجوة وجدت مسبقا في المواد قبل الوصول منطقة الاتصال n-p. تنتج هذه الآثار حداً أعلى من كفاءة خلايا السليكون الشمسية.
تعتبر التكلفة المرتفعة أكبر مشاكل الخلايا التقليدية. حيث تتطلب طبقة سميكة نسبيا من السيليكون المشوب من أجل الحصول على نسبة التقاط فوتوني عالية، ومعالجة السيليكون مكلفة. وقد وجدت عدة طرق للمحاولة من الحد من التكلفة العالية خلال العقود الماضية، ولا سيما طريقة الأغشية الرقيقة، ولكنها حتى الآن لم تطبق سوى على نطاق ضيق، نتيجة لمجموعة كبيرة من المشاكل العملية.
