تشرق الشمس على تقاطع أشباه الموصلات PN، لتشكل زوجًا جديدًا من الإلكترونات. تحت تأثير المجال الكهربائي لوصلة PN، يتدفق الثقب من المنطقة P إلى المنطقة N، ويتدفق الإلكترون من المنطقة N إلى المنطقة P. عندما يتم توصيل الدائرة، يتم تشكيل التيار. هذه هي الطريقة التي تعمل بها الخلايا الشمسية ذات التأثير الكهروضوئي.
توليد الطاقة الشمسية هناك نوعان من توليد الطاقة الشمسية، أحدهما هو وضع التحويل بين الضوء والحرارة والكهرباء، والآخر هو وضع التحويل المباشر بين الضوء والكهرباء.
(1) تستخدم طريقة تحويل الضوء والحرارة والكهرباء الطاقة الحرارية الناتجة عن الإشعاع الشمسي لتوليد الكهرباء. بشكل عام، يتم تحويل الطاقة الحرارية الممتصة إلى بخار وسط العمل بواسطة المجمع الشمسي، ومن ثم يتم تشغيل التوربين البخاري لتوليد الكهرباء. العملية السابقة هي عملية تحويل الحرارة الخفيفة؛ العملية الأخيرة هي عملية تحويل الحرارة إلى الكهرباء.
(2) يستخدم التأثير الكهروضوئي لتحويل طاقة الإشعاع الشمسي مباشرة إلى طاقة كهربائية. الجهاز الأساسي للتحويل الكهروضوئي هو الخلية الشمسية. الخلية الشمسية هي جهاز يقوم بتحويل الطاقة الضوئية الشمسية مباشرة إلى طاقة كهربائية بسبب تأثير التوليد الضوئي فولت. وهو ثنائي ضوئي لأشباه الموصلات. عندما تشرق الشمس على الثنائي الضوئي، سيقوم الثنائي الضوئي بتحويل طاقة الضوء الشمسي إلى طاقة كهربائية وتوليد التيار. عندما يتم توصيل العديد من الخلايا على التوالي أو بالتوازي، يمكن تشكيل مجموعة مربعة من الخلايا الشمسية ذات طاقة خرج كبيرة نسبيًا.
في الوقت الحاضر، يعد السيليكون البلوري (بما في ذلك البولي سيليكون والسيليكون أحادي البلورية) من أهم المواد الكهروضوئية، وتبلغ حصتها في السوق أكثر من 90٪، وفي المستقبل لفترة طويلة من الزمن ستظل المواد الرئيسية للخلايا الشمسية.
لفترة طويلة، كانت تكنولوجيا إنتاج مواد البولي سيليكون تحت سيطرة 10 مصانع تابعة لـ 7 شركات في 3 دول، مثل الولايات المتحدة واليابان وألمانيا، مما شكل حصارًا تكنولوجيًا واحتكارًا للسوق.
الطلب على البولي سيليكون يأتي بشكل رئيسي من أشباه الموصلات والخلايا الشمسية. وفقا لمتطلبات النقاء المختلفة، مقسمة إلى المستوى الإلكتروني والمستوى الشمسي. من بينها، يمثل البولي سيليكون من الدرجة الإلكترونية حوالي 55٪، ويمثل البولي سيليكون على مستوى الطاقة الشمسية 45٪.
مع التطور السريع لصناعة الخلايا الكهروضوئية، فإن الطلب على البولي سيليكون في الخلايا الشمسية ينمو بشكل أسرع من تطوير البولي سيليكون أشباه الموصلات، ومن المتوقع أن يتجاوز الطلب على البولي سيليكون الشمسي الطلب على البولي سيليكون من الدرجة الإلكترونية بحلول عام 2008.
في عام 1994، كان إجمالي إنتاج الخلايا الشمسية في العالم 69 ميجاوات فقط، لكنه في عام 2004 اقترب من 1200 ميجاوات، أي بزيادة 17 ضعفًا في 10 سنوات فقط. ويتوقع الخبراء أن تتفوق صناعة الطاقة الشمسية الكهروضوئية على الطاقة النووية كأحد أهم مصادر الطاقة الأساسية في النصف الأول من القرن الحادي والعشرين.
وقت النشر: 15 سبتمبر 2022