الفرق بين الخلية الشمسية والخلايا الكهروضوئية ليس كبير، حيث إن كلًا منهما يعد مكملًا لأهمية وعمل الخلية الأخرى، لكن هناك بعض الفروق بين كل نوع خلية والأخرى.
تكون في معاييرها وتصميمها، كذلك في الاستخدامات الخاصة بها، لذا سوف نتطرق من خلال موقع زيادة لعرض الفرق بين الخلية الشمسية والخلايا الكهروضوئية بالتفصيل.
الفرق بين الخلية الشمسية والخلايا الكهروضوئية
تتشابه الخلايا الشمسية والخلايا الكهروضوئية إلى حد ما، لكن يمكن أن يتم التفرقة بينهما بشكل كبير، حيث إن لكل منهما طريقة استخدام ودائرة كهربية مختلفة، كما أن الخلية الشمسية يتم تصميمها للعمل تحت أشعة الشمس فقط.
بينما تكون الخلية الكهروضوئية معتمدة على أي مصدر ضوئي يولد الكهرباء؛ لذا فيما يلي سوف نتطرق إلى توضيح الفرق بين الخلية الشمسية والخلايا الكهروضوئية بشكل تفصيلي:
تعريف الخلية الشمسية
أولى الطرق التي تساعد في فهم الفرق بين الخلية الشمسية والخلايا الكهروضوئية، هو معرفة تعريفهما، فالخلايا الشمسية عبارة عن أشباه موصلات، فيها يتم خلط السيليكون مع مادة كيميائية لكي يتم إنتاج شحنة موجبة.
كما يتم تصنيعها بطبقة واحدة حتى تتناسب مع حجم الخلية المفردة، من ثم يتم خلط السيليكون مع مادة كيميائية أخرى لكي يتم إنتاج شحنة سالبة، وتصبح الطبقة العليا لتلك الخلية، فحينما يتم تسليط الضوء على الخليتين يتشكل حقل كهربائي يسمح بأن تتدفق تلك المواد الكيميائية في السيليكون لتنتج الطاقة.
اقرأ أيضًا: استخدامات الطاقة الشمسية في توليد الكهرباء
أنواع الخلية الشمسية
يمكن أن يتم تقسيم الخلايا الشمسية إلى ثلاثة أنواع مختلفة عريضة، وفيما يلي سوف نتطرق إلى توضيحها بالتفصيل:
1ـ خلايا السيليكون البلورية
أحد أنواع الخلايا الشمسية الشائعة، حيث إن 90% من الخلايا الشمسية يتم صناعتها من رقائق السيليكون البلورية، والتي يتم تقطيعها من سبائك كبيرة الحجم متواجدة في المختبرات، وتستغرق تلك السبائك مدة شهر لكي تنمو، وتأخذ شكل البلورات المفردة، ويتم استخدامها من أجل إنشاء ألواح الخلايا الشمسية.
2ـ الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة
تسمى الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة بالخلايا الكهروضوئية، وذلك لأنها تكون أرق بحوالي 100 مرة، وتتكون خلايا السيليكون البلورية الشمسية من رقائق بعمق صغير إلا أنها لا تسمى كذلك.
يتم إنتاج تلك الخلايا من خلال وضع طبقات لإنشاء وحدة من الخلايا الكهروضوئية، وهي من ضمن الاختيارات الأرخص لكي يتم إنتاج ألواح الخلايا الشمسية، ويتم تصفيحها على النوافذ وبلاط الأسقف وغيرها من الزجاج والمعادن.
لكن على الرغم من مرونتها إلا أنها ليست من أنواع الخلايا الفعالة كخلايا السيليكون البلورية العادية، حيث إنها تنتج الطاقة بكفاءة 20% بينما تصل كفاءة الخلايا ذات الأغشية الرقيقة لحوالي 7% فقط، وذلك حتى في أفضل الأنواع منها.
3ـ الجيل الثالث من الخلايا الشمسية
من ضمن أنواع الخلايا الشمسية التي تجمع بين أحدث التقنيات، حيث إنها تتميز بمزايا خلايا السيليكون البلوري، كما أنها تتميز بخصائص الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة، وذلك ما يجعلها توفر الكم الأكبر من الطاقة والكفاءة.
كما أنها عملية للاستخدام، وتميل تلك الخلايا إلى أن تكون مصنوعة من السيليكون البلوري أو بلورات البيروفسكايت أو بوليمرات عضوية، كما أنها تمتاز بأنها تتكون من طبقات مواد أشباه موصلة، وتتميز بوصلات متعددة.
بالإضافة إلى أن تلك الخلايا لها قدرة عالية بأنها أكثر كفاءة وعملية من عدة أنواع أخرى من الخلايا، وأثبتت أنها تحقق حوالي 30% من الكفاءة المطلوبة.
تعريف الخلية الكهروضوئية
الخلايا الضوئية عبارة عن مقاومات، لا يزيد القطر الخاص بها عن النصف بوصة، فتكون مسطحة مع سلكين من معدن صلب رقيق، يخرجان من الأسفل مع التحامهما بلوحة دائرة.
يتم ربط شريحتين من المواد الكيميائية تتشابه إلى حد كبير مع الخلايا الشمسية في السطح العلوي الخاص بالخلية، فعندما يسلط الضوء عليها يتسع الشريطين ليتصلا ببعضهما ويتم مرور التيار عبر المفتاح.
دور الخلايا الكهروضوئية
دور الخلية هو ما يوضح الفرق بين الخلية الشمسية والخلايا الكهروضوئية، حيث إن الخلايا الكهروضوئية لها دور هام في تنظيم الطاقة الشمسية الكهروضوئية، حيث تنتج الخلايا الشمسية الكهرباء عن طريق التأثير الكهروضوئي.
فمن ذلك يتم توليد الكهرباء من ضوء الشمس، وذلك من خلال تفكيك الإلكترونات الخارجية، ويمكن أن يتم تصنيع الخلايا الكهروضوئية من مادة متعددة الكريستالات أو مادة أحادية البلورية، وذلك دون الحاجة إلى التعمق.
فعندما يتم تسليط الضوء على أشباه الموصلات الخاصة بالخلية الكهروضوئية، تكون الإلكترونات السالبة متحفزة وتتفكك فتنجذب إليها الطبقة الموجبة المتواجدة تحتها، فيتشكل حاجز بين كل من الطبقتين، وتجبر الموصلات الإلكترونات على السفر حول الخلية، مما يسبب إنتاج تيار كهربائي.
بعد ذلك تقوم الموصلات بإجبار التيار على أن يخرج من الخلية حاملًا تيار كهربائي، الذي يقوم بالتقاط الطاقة التي تم إنتاجها من الخلية الكهروضوئية، وتعود الإلكترونات بعد ذلك إلى الخلية ويتم تكرار العملية مرة أخرى.
اقرأ أيضًا: توليد الكهرباء من طاقة الشمس
دور الخلايا الشمسية
الخلايا الكهروضوئية دائمًا ما تولد طاقة محدودة، وذلك ما يتطلب أن يتم توصيل الخلايا الشمسية، حتى تعملان معًا، فتولد الخلايا الشمسية العديد من التيارات العالية، وتزداد الطاقة، كما أن لوحة الخلية الشمسية تساهم في حفظ الخلايا داخل اللوحة.
مما يعني أنها تكون أقل عُرضة للتلف بسبب عوامل الطقس، وبعد ذلك توجه تلك الكهرباء إلى العاكس الصغير أو العاكس المركزي، بالاعتماد على إعداد النظام فيتم تحويلها إلى كهرباء ذات تيار متردد.
يمكن أن يتم استخدامها في المنازل والأجهزة، والجدير بالذكر أن عدد الخلايا يعتمد على الحجم الذي يتم اختياره، كما يعتمد على العلامة التجارية الخاصة باللوحة.
معايرة الخلايا الضوئية والخلايا الشمسية
إكمالًا لعرض الفرق بين الخلايا الشمسية والخلايا الكهروضوئية، فالخلية الشمسية يتم معايرتها باستخدام كمية معينة من المواد الكيميائية، حتى يتم توليد كم معين من الطاقة، بينما الخلايا الضوئية هي مقاومة ودائرة كهربية تسمح للجهاز أن يقوم بمعايرتها تبعًا للحساسية المطلوبة.
استخدامات الخلايا الضوئية والخلايا الشمسية
من ضمن الفروق بين الخلية الشمسية والخلايا الكهروضوئية هي الاستخدامات الخاصة بكلٍ منهما، حيث يتم استخدام الخلية الشمسية من أجل تشغيل الأجهزة ذات الجهد المنخفض كالآلات الحاسبة، أو شحن سلسلة من البطاريات الكبيرة.
بينما تستخدم الخلايا الكهروضوئية في العدادات الخاصة بالضوء، كاميرات الفيديو، إضاءة أعمدة الشوارع، بالإضافة إلى أنها تدخل في أجهزة الاستشعار الخاصة بأمان الشركات والمصانع؛ فعندما يتم حجب الضوء بواسطة كائن يتم قطع الطاقة عن المكان.
اقرأ أيضًا: كم يحتاج المنزل من الطاقة الشمسية
النظام الكهروضوئي
بعد الإلمام بالفرق بين الخلايا الشمسية والخلايا الكهروضوئية، من الجدير بالذكر أن كلًا من الخلايا الشمسية والخلايا الكهروضوئية تعمل بشكل مترابط ومتناسق، حيث إن الخلايا الكهروضوئية تعد من المكونات الأساسية في ألواح الخلية الشمسية.
بينما تكون الألواح الشمسية من المكونات الحيوية التي تحتاج للنظام الشمسي، في حين أن كل خلية كهروضوئية واحدة يمكنها أن تحول ضوء الشمس إلى كهرباء دون الحاجة إلى لوحة خلية شمسية، حيث إن اللوحة مهمة فقط لأن يتم دمج وتوجيه الطاقة المنبعثة من الخلايا نحو المنزل والعاكس.
تختلف الخلية الشمسية عن الخلية الكهروضوئية في أنها تستمد طاقتها من أشعة الشمس لتوليد التيار الكهربائي، بينما تعتمد الخلية الكهروضوئية على أي مصدر للضوء لتوليد التيار الكهربائي.