تعمل الخلية الشمسية على ظاهرة التأثير الكهربائي الضوئي Photovoltaic Effect، حيث تتولد قوة دافعة كهربائية على اطراف وصلة P-N عند تعرضها للضوء، ويبين الشكل (21) تركيب الخلية وعملها. تشبه الخلية الضوئية الثنائي الضوئي في التركيب، وتختلف عنه في أن مساحة سطحها أكبر بكثير، حيث يعمل السطح الكبير على جعل الخلية الشمسية أكبر قدرة وأكثر حساسية للضوء.

شكل (21) الخلية الشمسية

وتعد طاقاتها شكلاً من أشكال الطاقة المتجددة والنظيفة. وذلك لأنه لا يسفر عن تشغيلها نفايات ملوثة ولا ضوضاء ولا إشعاعات ولا حتى تحتاج لوقود. لكن كلفتها الابتدائية مرتفعة مقارنة بمصادر الطاقة الأخرى. والخلايا الشمسية تولد تياراً كهربائياً مستمراً DC. وتعتمد شدة تيارها على سطوع أشعة الشمس ومستواها وكفاءة الخلية الضوئية نفسها ومساحة سطحها.

وقد شهدت الأعوام القليلة الماضية تقدماً ملحوظاً في مجال زيادة كفاءة هذه الخلايا وقدرتها على تحويل الضوء إلى كهرباء، التي كانت في المراحل الأولى تبلغ 1% ثم ارتفعت إلى 10% عام 1978 ثم إلى نحو 31% عام 2002، مما أدى إلى تخفيض كلفة إنتاج الكهرباء.

وتتلخص أهمية الخلايا الشمسية في أمرين: أولهما التطبيقات التي صنعت لأجلها مثل تزويد الأجهزة بالطاقة الكهربائية كالأقمار الصناعية والآلات الحاسبة والساعات وأجهزة الهاتف والإنارة في المناطق النائية ... إلخ. وثانيهما كمصدر للطاقة المتجددة. لاحظ شكل (22) وممكن أيضاً استخدامها في التطبيقات التي تحتاج إلى حساسية عالية للضوء.

شكل (22) احد استخدامات الخلية الشمسية

للخلية الشمسية محددان هما جهد الخلية وتيارها، فالخلية الشمسية تعطي جهداً كهربائياً ما بين (0.54-0.5) فولت في حين تعتمد قيمة التيار على مساحة سطح الخلية، وشدة الإضاءة الساقطة على سطحها، للحصول على الجهد والتيار المطلوبين يتم وصل الخلايا تماما كما في البطاريات، فتوصل على التوالي للحصول على جهد أكبر، وتوصل على التوازي للحصول على تيار أكبر

تعمل الخلية الشمسية في الظلام عمل الثنائي العادي. ويبين الشكل (23) رموز الخلية الضوئية.

الشكل (23) رموز الخلية الضوئية

مثال:___________________________________________