مقدمة
نبذة عن الألواح الشمسية الكهروضوئية:
![series connected photovoltaic panel](https://i0.wp.com/www.alternative-energy-tutorials.com/images/stories/solar/alt11.gif?resize=632%2C235&ssl=1)
صورة (1): توصيل 4 خلايا كهروضوئية على التوالي قيمتها 0.5 فولت للحصول على جهد 2 فولت. [1]
أنواع الألواح الشمسية الكهرووضوئية:
![Solar Panel Types – Save Energy with SunTech Energy! Discover How Much You Can Save](https://i0.wp.com/suntech.energy/wp-content/uploads/2016/12/mono-vs-poli.jpg?resize=1012%2C578)
صورة (2): أشهر نوعين من أنواع الألواح الكهروضوئية. [2]
بنية الألواح الشمسية الكهروضوئية:
كما بالصور (3) و (4)، تتكون الألواح من طبقتين شبه موصلة، أحدهم يحتوي على إلكترون حر (N-type) ويتم تكوينها عن طريق تطعيم مادة شبه موصلة _السيليكون غالباً_ والذي يحتوي على ٤ إلكترونات بالمدار الأخير بذرة تحتوي على ٥ إلكترونات بالمدار الأخير كالفوسفور مثلا لينتج عن ذلك إلكترون حر أي شحنة سالبة؛ ولذلك سمي بـ N-type.
والآخر يحتوي على فراغات (وتسمى بالشوائب) (P-type) ويتم تكوينها عن طريق تطعيم مادة شبه موصلة والذي يحتوي على ٤ إلكترونات بالمدار الأخير بذرة تحتوي على ٣ إلكترونات بالمدار الأخير كالبورون لينتج عن فراغ (Hole) أي شحنة موجبة؛ ولذلك سمي بـ P-type.
![Photoelectrochemical devices for solar water splitting – materials and challenges - Chemical Society Reviews (RSC Publishing) DOI:10.1039/C6CS00306K](https://i0.wp.com/pubs.rsc.org/image/article/2017/CS/c6cs00306k/c6cs00306k-f1_hi-res.gif?resize=1200%2C411&ssl=1)
صورة (3): تطعيم مادة السليكون بذرة مادة أخرى. [3]
![P-N Junction of Solar Cell](https://i0.wp.com/energyeducation.ca/wiki/images/thumb/1/11/Photovoltaiceffect.png/400px-Photovoltaiceffect.png?resize=689%2C534&ssl=1)
صورة (4): P-type و N-type للألواح الكهروضوئية. [4]
مبدأ العمل
![Depletion Layer](https://i0.wp.com/pbs.twimg.com/media/EvZLm-1XIAEdc5p.jpg?resize=545%2C305&ssl=1)
صورة (5): طريقة تكوين المجال الكهربائي في الخلية الكهروضوئية. [5]
![Current Flow](https://i0.wp.com/pbs.twimg.com/media/EvZLnh6XUAEc34y.jpg?resize=525%2C638&ssl=1)
صورة (6) :تحرر الإلكترونات عند تسليط ضوء الشمس عليها. [6]
عند النظر إلى الصورة (7)، سنجد أنه يحتوي على منحنيين وهما:
1- منحنى التيار-الجهد (المنحنى الأحمر) ويتم فيه توضيح علاقة تغيير الجهد على التيار، وأبرز القيم الموجودة بالمنحنى هي:
- أعلى قيمة للتيار والذي يكون في حالة دائرة القصر (Short Circuit) والذي يرمز له بالرمز (Isc).
- أعلى قية للجهد والذي يكون في حالة فتح الدائرة (Open Circuit) والذي يرمز له بالرمز (Voc).
- قيمتي الجهد (Vm) والتيار (Im) عند أقصى قيمة للقدرة.
2- منحنى القدرة-الجهد (المنحنى الأزرق) ويتم فيه توضيح علاقة تغيير الجهد على القدرة الناتجة، و أبرز قيمة موجودة بالمنحنى هي القيمة القصوى للقدرة الناتجة (MPP)، والتي عن طريقها يتم تحديد Vm و Im وذلك عن طريق أخذ النقطة المتقاطعة عاموديا مع نقطة MPP كما هو موضح بالصورة (7):
صورة (7): منحنى القدرة- التيار- الجهد للألواح الكهروضوئية. [7]
1- قيمة الإشعاع الشمس (Solar Irradiance) تساوي 1000 واط للمتر المربع (1000W/m^2).
2- قيمة الكتلة الهوائية (Air Mass) تساوي 1.5 .
3- درجة حرارة الخلية (Cell Temperature) تساوي 25 درجة مئوية.
بعض المصطلحات الهامة المتعلقة بالألواح الكهروضوئية:
![7): Configuration of cell, module and array[34] | Download Scientific Diagram](https://i0.wp.com/www.researchgate.net/profile/Naseer-Kasim/publication/342736081/figure/fig5/AS:910604902613007@1594116535440/Figure-17-Configuration-of-cell-module-and-array34.png?resize=850%2C315&ssl=1)
صورة (8): بعض المصطلحات الهامة المتعلقة بالألواح الكهروضوئية. [8]