البطارية الشمسية هي مزيج من عدة خلايا ضوئية ، أي أجهزة قادرة على تحويل الإشعاع الشمسي إلى تيار كهربائي. كلما تم تضمين المزيد من هذه العناصر في البطارية ، زاد الفرق في الجهد الكهربائي الذي يمكن أن تخلقه.
يعتمد مبدأ تشغيل الخلايا الضوئية على ظاهرة التأثير الكهروضوئي الداخلي ، التي اكتشفها إ. بيكريل عام 1839. ولكن فقط من منتصف القرن العشرين ، وبفضل التقدم العلمي والتكنولوجي ، أصبح من الممكن إنتاج خلايا شمسية مدمجة ورخيصة وفعالة. وبناءً عليه ، فتحت على الفور فرصًا كبيرة لاستخدام الألواح الشمسية التي تتكون منها.
إذا شرحنا مبدأ تشغيل الخلية الكهروضوئية بأبسط الكلمات ، فهي عبارة عن أشباه موصلات تتكون من رقاقات سيليكون مع إضافات معينة. هذه الإضافات تخلق فائضًا من الإلكترونات في إحدى اللوح ونقصها في الأخرى. من أجل منع الإلكترونات الزائدة من الانتقال تلقائيًا إلى المنطقة التي لا تكفي فيها ، تقع منطقة طبقة الحجب المزعومة عند حدود هاتين الطبقتين. لا يمكن أن تحدث هذه الحركة إلا تحت تأثير خارجي.
هذا التأثير الخارجي هو فوتونات ضوء الشمس. بعد تلقي طاقتها ، تصبح الإلكترونات قادرة على التغلب على مقاومة منطقة الطبقة المحظورة. سيظهر فرق جهد في أشباه الموصلات ، لذلك سيبدأ التيار في التدفق.
تعتمد قوة التيار الكهربائي بشكل مباشر على عدد الفوتونات التي تم التقاطها بواسطة سطح الخلية الكهروضوئية. وهذه الكمية بدورها تعتمد على عوامل كثيرة أهمها شدة الإشعاع الشمسي. بناءً على ذلك ، من السهل فهم سبب استخدام الألواح الشمسية على نطاق واسع ، ولا سيما في المناطق الجنوبية. في بلدان مثل إسبانيا وإيطاليا واليونان وتركيا وغيرها ، تشكل طاقة الألواح الشمسية جزءًا كبيرًا من إجمالي الطاقة المستهلكة ، خاصة في فصل الصيف.
بالطبع ، الألواح الشمسية لها عيوب. لا يمكنهم العمل على مدار الساعة بدون مصدر ضوء ، لذلك من الضروري توصيل الأجهزة بهم لتثبيت الجهد وتراكم شحنة كهربائية. فهي خفيفة الوزن نسبيًا وبالتالي تتطلب مساحة كبيرة للنشر. ومع ذلك ، لديهم العديد من المزايا. عندما يكون من الممكن القيام به بسعات صغيرة ، وفي نفس الوقت من المستحيل الاتصال بالشبكات الكهربائية ، فإن الألواح الشمسية ببساطة لا يمكن الاستغناء عنها. حسنًا ، لا يمكن لسفن الفضاء والمحطات المأهولة الاستغناء عنها على الإطلاق.
