خلية ضوئية جهدية متعددة الوصلات (Multijunction photovoltaic cell) هي نوع من أنواع الخلايا الشمسية أو الخلية الضوئية الجهدية تتميز بالكفاءة العالية في تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية . وتتكون الخلية متعددة الوصلات من عدة طبقات رقيقة تحضر باستخدام ما يسمى التصفيف بواسطة فيض الجزيئات . وفي حين أن نوع من شبه موصل يتميز بحيز طاقة تسمح له بامتصاص لون معين من الضوء ، أي أن له قدره على امتصاص جزءا محدودا من طيف الموجات الكهرومغناطيسية وتقل كفاءته عند امتصاص غيرها . ولذلك تـُختار طبقات شبه الموصلات بحيث تمتص بمجموعها جميع موجات الطيف الضوئي بكفاءة وتولد بذلك قدرا أكبر من الكهرباء .
أي أنه في الخلية متعددة الوصلات، تقوم كل طبقة فيها بامتصاص لونا أو لونين من ألوان الطيف المار فيها بحيث تمتص في مجموعها أكبر قدر من الضوء وتحوله إلى كهرباء .[1].
تطويرها
ابتكرت الخلايا الشمسية متعددة الوصلات أول مرة واستخدمت لإمداد الأقمار الصناعية بالطاقة حيث عوضت كفاءتها العالية المصروفات الباهظة لتحضيرها .
وتستخدم هذه الخلايا حاليا أيضا على الأرض في مجمعات تعمل بالتاثير الضوئي الجهدي ، وقد أدى الجمع بين الكفاءة العالية والتركيز في الاستخدام إلى منافستها للألواح الشمسية التي تعمل بالسيليكون .
وتستخدم تلك التقنية حاليا أيضا على مسباري المريخ أبورتيونيتي و سبيريت الذان أرسلا إلى المريخ عام 2004 ولا زالا يعملان حتى الآن .[2]
ويقدم الجمع بين خلايا ضوئية موصلة على التوالي ومكونة من فوسفيد الجاليوم إنديوم GaInP و أرسينيد الجاليوم GaAs و وصلات بي إن للجرمانيوم p-n junctions حلولا جيدة للاستخدام وبدأ الطلب يزداد عليها . وفي خلال الفترة بين ديسمبر 2006 وديسمبر 2007 زاد سعر الجاليوم عالى النقاوة من 350 دولار إلى 680 دولار للكيلوجرام . كما ارتفع حاليا ثمن معدن الجرمانيوم أيضا من 1000 دولار للكيلوجرام إلى 1200 دولار . تلك المواد تستخدم لتمنية البلورات اللازمة لتلك الخلايا .
وقد استخدم نوع من الخلايا الشمسية - جاليوم أرسينيد ثلاثي الوصلات - في تسير السيارات خلال السباق العالمي "ورلد سولار تشالنج" لاستغلال الشمس وكسبت الجائزة الأولى أربعة مرات متتالية من 2005 إلى 2007 .
وفي عام 2009 اعلنت احدى الشركات أنها رفعت من كفاءة الخلية الضوئية الثلاثية الوصلات إلى 35 % بزيادة 15 % عن سابقتها .
كفاءتها عام 2010
ابتكر سبكترولاب Spectrolab ما يسمى خلية شمسية مركزة concentrator solar cell تحول الطاقة الشمسية إلى كهرباء بكفاءة 7و40 % وهو يعتبر رقم قياسي عالمي ويبلغ ثمنه نحو 3 دولار لكل واط وتبلغ كلفة الطاقة الكهربائية التي يقدما من 8 إلى 10 سنت لكل كيلوواط ساعي . وكانت كفاءة الخلايا الضوئية متعددة الوصلات خلال الثمانينيات من القرن الماضي قد وصلت 16 % فقط، ثم اخترقت كفاءتها حد ال % 30 عام 1994 .[1].
اقرأ أيضا
- خلية شمسية
- قوة شمسية
- تأثير ضوء جهدي
- لوح ضوئي
- ظاهرة كهروضوئية
- لوح ضوئي جهدي
- محطات طاقة شمسية جهدية
- مصفوف ضوئي جهدي
- تبلور ابتدائي
مراجع
- EERE News: EERE Network News - December 06, 2006 - تصفح: نسخة محفوظة 28 مارس 2016 على موقع واي باك مشين.
- D. Crisp, , a, A. Pathareb and R. C. Ewell (2004). "The performance of gallium arsenide/germanium solar cells at the Martian surface". Progress in Photovoltaics Research and Applications. 54 (2): 83–101. doi:10.1016/S0094-5765(02)00287-4.