عمل خلية شمسية

عمل خلية شمسية

الخلية الشمسية أو ما تعرف باسم الخلية الكهروضوئية أو الخلية الضوئية، عبارة عن محولات فولت ضوئية تتكوّن من مجموعة من المواد التي تمتلك القدرة على امتصاص الطاقة الشمسية أي الفوتونات الساقطة من أشعة الشمس وتحويلها إلى طاقة كهربائية، من خلال استغلال التأثير الضوئي الجهدي، دون ترك أيّ آثار أو أضرار بيئية.

مبدأ عمل خلية شمسية

الخلية الشمسية عبارة عن رقائق رفيعة من السليكون مشحونة بشحنة سالبة من أحد الجوانب وشحنة موجبة من الجانب الآخر، وعندما تتعرض لأشعة الشمس تكتسب الإلكترونات طاقة تمكّنها من الاهتزاز حرارياً، وبالتالي تتكسّر الروابط وتتحرّر الإلكترونات وينشأ التيار الكهربائي، وخلال هذا الموضوع سنقدّم لكم طريقة عمل خلية شمسية باستخدام النحاس الذي سيشكّل القطب الموجب وأكسيد النحاس Cu2O الذي سيشكل القطب السالب.

عمل خلية شمسية

المواد والأدوات اللازمة

• شريحة أي ورقة نحاسية.
• جهاز مايكروميتر؛ لقياس التيار.
• لواقط، للوصل بين جهاز المايكروميتر والخلية.
• وعاء زجاجي، أو قنينة بلاستيكية.
• فرن للتسخين.
• ماء.
• ملح طعام.
• ورق رملي؛ للصنفرة.
• مقص معادن.

خطوات عمل خلية شمسية

• قُص الورقة المعدنية باستخدام المقص بحيث يكون شكلها ملائماً لحجم الغاز الذي ستوضع عليه.
• نظّف ورقة النحاس من الغبار، أو زيوت، أو أيّ شوائب عالقة بشكل جيد، باستخدام أوراق الصنفرة أو الماء والصابون وجففها جيداً.
• أشعل الغاز بحيث تكون درجة حرارته عالية جداً، ومن ثم ضع فوقه الورقة النحاسية، ستبدأ الورقة بالتأكسد، وستلاحظ ذلك من خلال ظهور الألوان الأحمر والبرتقاليّ والبنفسجيّ، وفي النهاية ستتحوّل إلى اللون الأسود وهو أكسيد النحاس.
• اترك الورقة على الغاز لمدة نصف ساعة تقريباً بعد ظهور اللون الأسود، حتى تتشكّل طبقة سميكة من أكسيد النحاس يسهل إزالتها لاحقاً، حيث إنّه من الصعب إزالة الطبقات الرقيقة.
• أطفئ الغاز واترك الورقة حتى تبرد ببطء، وستلاحظ انكماش الورقة وبالتالي انكماش طبقة أكسيد النحاس.
• اترك الورقة حتى تبرد وتصبح درجة حرارتها بنفس درجة حرارة الغرفة، وتستغرق هذه العملية حوالي 20 دقيقة تقريباً.
• أزل طبقة أكسيد النحاس عن الورقة، من خلال ضعها تحت الماء الجاري وافركها باليد بشكل لطيف، وتجنّب إزالتها باستخدام أيّ أداة حادة أو سلك حتى لا تزول طبقة أكسيد النحاس، التي سيتم استخدامها لتشكيل القطب السالب في عمل الخلية الشمسية.
• أحضر ورقة نحاس ثانية وجهزها باستخدام المقص، بحيث تكون مساوية لحجم الورقة في القطب السالب.
• اطوِ الورقتين مع مراعاة أن يكون السطح المغطّى بأكسيد النحاس متجهاً نحو الخارج، واحرص على عدم تلامس الصفيحتين معاً، وضع الورقتين داخل القنينة.
• استخدم اللواقط لوصل القطب الموجب لجهاز القياس مع ورقة النحاس، والقطب السالب لجهاز القياس مع ورقة أكسيد النحاس.
• املأ القنينة بمحلول ملحي، من خلال إذابة ملعقتين من الملح في الماء الساخن، واحرص على ملء القنينة ببطء لتجنّب غمر الشريحتين كلياً أو ملامسة الماء للملاقط، وبهذا الشكل تكون الخلية جاهزة.
• عرض الخلية لأشعة الشمس وسينتج تيار كهربائي شدّته حوالي (0.5 إلى 0.6) مايكروأمبير.