ما هي الخلية الشمسية السيليكونية البلورية؟

الخلية الشمسية المصنوعة من السيليكون البلوري هي نوع خاص من الخلايا الشمسية المصنوعة من رقاقة من سبائك السيليكون التي تكون إما أحادية البلورة (بلورية واحدة) أو متعددة البلورات (متعددة البلورات).

تُستخدم رقائق السيليكون، التي يتراوح سُمكها بين 160 و240 مترًا، وهي شرائح رقيقة من السيليكون تُقطع من بلورة واحدة أو كتلة، في صناعة خلايا السيليكون البلوري (c-Si). وتُحدد عملية التصنيع المُستخدمة في صناعة رقائق السيليكون نوع الخلية البلورية المُنتجة.

تُصنع غالبية الخلايا الشمسية المستخدمة في الألواح الشمسية المتاحة تجاريًا من السيليكون البلوري، الذي شكّل أكثر من 85% من مبيعات السوق العالمية لخلايا الطاقة الكهروضوئية في عام 2011. وتتجاوز كفاءة تحويل الطاقة المختبرية للخلايا الكهروضوئية السيليكونية أحادية البلورة ومتعددة البلورات 25% و20% على التوالي. ومع ذلك، في ظل ظروف الاختبار النموذجية، تصل كفاءة الوحدات الشمسية المصنعة صناعيًا حاليًا إلى ما بين 18% و22%.

تُعدّ الخلية الكهروضوئية المصنوعة من السيليكون البلوري أحد منتجات أشباه الموصلات العديدة القائمة على السيليكون. وتُعتبر هذه الخلية في جوهرها ثنائيًا ذا بنية شبه موصلة ، وخلال المراحل الأولى لتطوير الخلايا الشمسية، طُرحت العديد من المناهج لتصنيع خلايا السيليكون البلوري بالاعتماد على أجهزة أشباه موصلات السيليكون. وقد ساهم دمج التقنيات والأجهزة المُصممة لأجهزة أشباه موصلات السيليكون الأخرى، مثل الدوائر المتكاملة واسعة النطاق، والتطبيقات العديدة لأشباه موصلات السيليكون، في تحقيق التقدم في هذه المجالات.

ما هي الخلايا الشمسية أحادية البلورية؟

تُصنع الخلايا الشمسية أحادية البلورة باستخدام بلورات السيليكون الأحادية بتقنية تشوخرالسكي . تتراوح كفاءة هذه الخلايا بين 15 و20 بالمئة. وهي مصنوعة من سبائك السيليكون ولها شكل أسطواني.

مقال هام: مقارنة بين الألواح الشمسية أحادية البلورة والألواح الشمسية متعددة البلورات

ما هي الخلايا الشمسية متعددة البلورات؟

تتكون الألواح الشمسية، المعروفة باسم الألواح متعددة البلورات، من العديد من بلورات السيليكون داخل خلية كهروضوئية واحدة. تُصنع رقائق هذه الألواح عن طريق صهر عدد من شظايا السيليكون معًا. وفي هذه الحالة، يُترك السيليكون المنصهر المستخدم في تصنيع الخلايا الشمسية متعددة البلورات ليبرد على اللوح نفسه. يشبه سطح هذه الألواح الشمسية الفسيفساء، فهي تتكون من العديد من بلورات السيليكون متعددة البلورات، ولها شكل مربع ولون أزرق زاهٍ. تتميز الألواح متعددة البلورات بحركة إلكترونية محدودة داخل الخلايا نظرًا لوجود العديد من بلورات السيليكون في كل خلية. تقوم هذه الألواح الشمسية بتحويل الطاقة الشمسية إلى كهرباء عن طريق امتصاصها من الشمس.