آلية عمل الخلايا الشمسية

عند سقوط الأشعة الشمسية على الخلية الشمسية تعمل الطبقة المضادة للانعكاس على احتجاز الضوء الساقط بفعالية عن طريق تعزيز انتقاله إلى الطبقات التالية، وعندما تتعرض الشريحة السالبة لأشعة الشمس فإن طاقة الفوتونات تنتقل إلى الإلكترونات في منطقة التكافؤ لتصبح قادرة على الانتقال إلى منطقة التوصيل في الشريحة السالبة، وبالمقابل تنتقل الفجوات الموجبة إلى منطقة التوصيل بالشريحة الموجبة، لينتج عن ذلك فرق جهد بين سطحي الوصلة الثنائية، ويمكن الربط بين السطحين بواسطة موصل كهربائي للحصول على تيار كهربائي في دائرة كهربائية، حيث تمر الإلكترونات من الوصلة السالبة إلى الوصلة الموجبة في الدائرة الكهربائية، وبذلك قمنا بتحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كهربائية. ومن الجدير ذكره، أنه عند فتح الدارة الخارجية للخلية، تنتج الخلية شدة تيار قيمته 0.07 أمبير وفرق جهد قيمته 0.6 فولت، وبذلك تنتج قدرة كهربائية قيمتها 0.04 واط ( حسب العلاقة: القدرة الكهربائية = التيار× فرق الجهد)، فإذا أردنا تشغيل مضخة قدرتها 187 واط سنحتاج إلى مصفوفة من مئات الخلايا الشمسية المتصلة على التوالي والتوازي، بحيث تحدد الخلايا المتصلة على التوالي مقدار فرق الجهد المولَد، في حين تمثل الخلايا المصفوفة على التوازي شدة التيار الكهربائي، كما يجب الأخذ بالاعتبار أن المتر المربع الواحد من المصفوفة يولّد تياراً مقداره 4 أمبير وقدرة كهربائية بمقدار 48 واط، ولتشغيل المضخة ستحتاج إلى 4 مصفوفات مساحة كل منها متر مربع، وتحتوي على 5000 خلية شمسية متصلة على التوالي والتوازي.