البورون (ب) هو مادة يعمل كمنشط في مواد الأجهزة أو الخلايا الشمسية. ولأنه يتفاعل مع السيليكون طوال عملية التصنيع، فإن وجود البورون في الألواح الشمسية أمر بالغ الأهمية. ثم يُعدّل تركيبه الذري لإنتاج الكهرباء. ومن خلال حركة فائض الإلكترونات الناتجة عن هذه العملية، يتم إنتاج الكهرباء.
كيف يتم استخدام البورون؟
وفقًا للأبحاث، يمكن لأشباه الموصلات القائمة على السيليكون امتصاص ما يصل إلى 10% من الضوء إذا أضفت إليها ١٪ فقط من البورون، فستكون أكثر فعالية في المناطق ذات الإضاءة الخافتة أو في الأيام الغائمة حيث تكون أشعة الشمس أقل.
يساعد البورون (B) على الاستخدام الأمثل للطاقة الشمسية في محطات الطاقة الشمسية، إذ يُقلل من تدمير المواد العضوية كالطحالب و العوالق تعيش هذه الكائنات الحية في البحيرات والمحيطات القريبة من مزارع الطاقة الشمسية، كما يُعد البورون صديقًا للبيئة. فبصفتها منتجات حيوية بيئية، يمكن حماية هذه المواد العضوية بالبورون، الذي يمتص الحرارة قبل إطلاقها في الغلاف الجوي.
ما هو البورون الموجود في الألواح الشمسية؟
نظرًا لإمكانية استخدامه في الخلايا الشمسية، حظي تطعيم السيليكون بالبورون باهتمام متزايد في السنوات الأخيرة. لتكوين طبقة p+، يُشَوَّب في منطقة p-type من مادة شبه موصلة مثل السيليكون أو زرنيخيد الغاليوم. فجوة نطاق المادة شبه الموصلة هي أصبحت أكثر ضحالة بإضافة البورون، مما يقلل من مقاومة الجهاز. وبالتالي، يزداد تدفق التيار في الجهاز.
لإنشاء مستوى مانح عميق، يُمكن إضافة البورون (B) إلى المناطق من النوع n. عند هذا المستوى، تتحول الإلكترونات المحاصرة إلى أيونات سالبة الشحنة. تُقلل هذه الشحنات السالبة من خسائر إعادة التركيب عن طريق سحب ثقوب من مكونات أخرى للجهاز.
في السنوات الأخيرة، شهدت أسعار مصادر الطاقة المتجددة انخفاضًا سريعًا. وتستفيد البيئة ومواردنا المالية بشكل كبير من حقيقة أن ريح أصبحت الطاقة الشمسية الآن منافسة للوقود الأحفوري. ولكن لا يزال هناك الكثير من العمل الذي يتعين إنجازه في مجال الخلايا الشمسية. وتُعد الخلايا التي تعمل بالبورون أحد أنواع الخلايا التي تُحرز تقدمًا في هذا المجال.
اقرأ أيضا: ما هي الوحدة الحرارية البريطانية؟
كيف يؤثر البورون على الخلايا الشمسية؟
الخلايا الشمسية التي تعمل بالبورون لها كفاءة تحويل أفضل من تلك المصنوعة من السيليكون. وذلك لأنها تمتص الضوء الخافت بكفاءة أكبر من المواد الكهروضوئية التقليدية (السيليكون).
يُعد البورون ممتصًا للفوتونات أفضل من السيليكون، إذ يمكنه نقل الإلكترونات بين الذرات عبر اهتزازات الرنين. إضافةً إلى ذلك، تتميز الخلايا الشمسية القائمة على البورون بمعدل تحويل أعلى من الخلايا الشمسية التقليدية القائمة على السيليكون. شمسي الألواح، مما يجعلها أكثر قوة.
الخطوة الأولى لزيادة كفاءة الخلية الشمسية هي تحسين موادها. تُعدّ أشباه الموصلات ذات فجوة النطاق العريض أفضلها، إذ تتمتع بالقدرة على تحويل كميات كبيرة من الضوء إلى إلكترونات.
يمكن تغيير فجوة نطاق المادة لزيادة كفاءة الخلايا الشمسية. علاوة على ذلك، تتمتع أفضل الخلايا الشمسية السيليكونية بقدرة تصل إلى 40٪ كفاءةإن استخدام مواد السيليكون أحادية البلورة يمكّن من إنتاج هذه الخلايا بتكلفة منخفضة.
