شرح مفعول الكهروضوئية بشكل مبسط

الخلايا الكهروضوئية cellules photovoltaiques هي عبارة وصلات jonctions PN مكونة من أشباه نواقل semi-conducteur فما هو هذا المعدن semi conducteur؟؟ هو معدن بلوري، و هو غير ناقل للكهرباء في الحالة العادية، لكن في حال ما اذا تم تسليط عليه طاقة كافية، حرارة او حقل كهربائي champs électrique مولد من طرف تغذية خارجية alimentation extérieur بتوتر كافي اي اكبر من 0,7 فولط بالنسبة للسيلسيوم Si و 0,3 فولط بالنسبة للجرمنيوم Ge سيتحول الى ناقل للكهرباء بامتياز، و لهذا سمي بشبه ناقل. التحول من عازل الى ناقل يتم عبر تحرر الالكترونات و تصل الى ما يسمى la bande de conduction.
لكن حركة الالكترونات تكون عشوائية و غير منتظمة، و بالتالي جاءت فكرة التهجين dopage للتحكم في اتجاه و حركة الالكترونات، فذرة السيلسيوم تحتوى على مدارها الخارجي 4 الكترونات، و هذا ما جعلها تتشكل على شكل بلور cristal (انظر الصورة في الاسفل) و التهجين يكون باظافة الى هذا الكريستال ذرة ذات خمسة او ثلاثة الكترونات حسب النوع المراد الوصول اليه، ذرة ذات خمسة تكمن مثلا في الفوسفور، و ذرة ذات ثلاث تكمن مثلا في البور.التهجين لا يكون كلي بل بذرات قليلة مثل الشوائب impureté و لهذا نقول dopage .
فنتحصل على ما يلي :
silicium dopé par des atomes de phosphore
و ينتج عليه بعض الالكترونات بدون روابط. فنقول ان هذه وصلة سالبة، jonction négativesilicium dopé par des atomes de bore
و ينتج عنه بعض الثغرات trou ، فنقول ان هذه وصلة موجبة، jonction positive
*********************
عند جمع الوصلتين jonction positive et jonction négative و نحصل على وصلة تسمى jonction PN و هي تسمى صمام او ديود diode و التيار الكهربائي يمر من P التي تعني positive الى N التي تعني négative. لكن هذا التيار لا يكون الا بتوفر شرط الحقل الكهربائي الخارجي.
ملاحظة :
هذه الوصلة jonction PN هي اساس كل التكنولوجيا، و خصوصا المجال الرقمي numérique ou digital ، نعم هذه حقيقة بدون هذه اشباه النواقل، لا نحصل على ديودات و تراسيسورات و لا ميكروبروسيسور و لا غيره، و هذا الكلام يعني لا نحصل على الحواسب و لا الهواتف و لا الشاشات و لا التفاز و لا اي شيء
---------------
نرجع الى الخلية الكهروضوئية، التي هي عبارة عن jonction PN كمبدأ. لكن في الواقع هي معقدة جدا. فالفوتونات الصادرة من الشمس تملك الطاقة الكافية لتحرير الالكترونات، و في حالة وضع شحنة كهربائية بين قطبي هذه الوصلة PN ، الالكترونات تكون محملة بطاقة الفوتون و تخرج من N الى P ثم تتحول طاقة الفوتون المحملة من طرف الالكترون الى حرارة مثلا ثم يرجع الالكترون الى الوصلة من جديد، و يحمل طاقة اخرى من طاقات الفوتونات. و هكذا. و هذا هو التوليد الكهربائي عن طريق الكهروضوئية.