تُقسم الخلايا الشمسية إلى ثلاث أجيال مختلفة مصنّفة بحسب المواد المستخدمة وكيفية تصنيعها وهي  جميعاً تقوم بتحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كهربائية.

الجيل الأول:

وهو أقدم تكنولوجيا استخدمها الإنسان في الألواح الشمسية، وتكون الخلايا مصنوعة من السيليكون، وهي واسعة الانتشار وتشكل حوالي (80%) من إجمالي الخلايا الشمسية في العالم، ويعود انتشارها بهذا الشكل لكفاءتها وطول عُمرها الافتراضي مقارنة بالخلايا الأخرى، وتتكون الخلية من عدد من الرقائق تنتج كل منها (2-3) واط، وتوجد أربع أشكال لهذه الخلايا: (أحادية الكريستال (Monocrystalline Silicon) – متعددة الكريستال (Polycrystalline Silicon) – هجينة الكريستال (Amorphous Silicon) – غير منتظمة الكريستال (Hybrid Silicon)).

الخلية أحادية الكريستال هي النوع الأقدم والأكثر كفاءة، وتصل كفاءتها حتى (24.2%)، وتتكون من بلورة (قطعة كريستال) كبيرة واحدة، أمّا الكريستال المتعدد فهو أقل ثمناً وأسهل صناعة، وتصل كفاءته حتى (19.3%). أمّا الكريستال الهجين فهو قيد التطوير حالياً وسيتم وضع نظامين مختلفين معاً فيه بهدف تحسين كفاءة تحويل الطاقة.

الخلية غير منتظمة الكريستال موجودة في الحياة اليوم بكثرة، مثل تلك المستعملة مع الآلة الحاسبة، وتتكون الرقاقة من طبقة رقيقة من السيليكون موضوعة على صفيحة معدنية أو بلاستيكية، وقد توجد أكثر من طبقة سيليكون بهدف رفع الكفاءة، ومن ميزاتها أنها مرنة سهلة الاستخدام خاصة مع الأسطح المنحنية، وعلى الرغم من التعقيد في التصنيع ولكن الحاجة الكبيرة إليه وزيادة الطلب عيله قللت كلفة إنتاجه، وهو ذو كفاءة متدنية (10%) لذلك فهو غير مناسب لتوليد الطاقة للمنازل.

الجيل الثاني:

تُعرف خلايا الجيل الثاني باسم الخلايا رقيقة الغشاء (Thin-film)، لأنّها أقل سماكة من نظيرتها السيليكونية وتكون سماكتها من مرتبة المايكرومتر، ولذلك فهي أقل تكلفة في الصناعة وأقل استهلاكاً للمواد، وتوجد هذه الخلايا في النوافذ أو السيارات التي تعمل بالطاقة الشمسية، ويتم صناعتها باستخدام الكريستال غير المنتظم أو مواد أخرى مثل تيلوريد الكادميوم (Cadmium Telluride) أو نحاس الإنديوم ثنائي سيلينيت الغاليوم (Copper indium gallium diselenide)، ومن المتوقع أن يتم التوجه إلى استخدام النوع الثاني بشكل واسع النطاق لأنه رخيص ويمكن استخدامه في البيئات الفقيرة والمجتمعات النامية حيث لا تتجاوز كلفة الخلية دولاراً واحداً لكل واط يتم إنتاجه من الطاقة.

الجيل الثالث:

لا تزال الألواح الشمسية من الجيل الثالث قيد البحث والتطوير وتتم صناعتها باستخدام مواد أخرى إلى جانب السيليكون مثل: (الأنابيب النانونية – أسلاك السيليكون – الأحبار الشمسية باستخدام التقنيات التقليدية في الطباعة  – الأصباغ العضوية – المواد البلاستيكية المُوصِلة)، وعلى الرغم من انتهاء الاختبارات التصنيعية على النماذج الأولية إلا أنه غير متاح للاستخدام التجاري بعد، وتتوجه الأبحاث اليوم لإنتاج ألواح من الجيل الثالث أكثر كفاءة وأرخص ثمناً لتصل إلى أكبر عدد من المستهلكين وتناسب أغلب التطبيقات.

هل ستكون هذه التكنولوجيا متاحة مع الجميع قريبًا لإنتاج طاقة مجانية؟

تابعوا معنا المزيد عن الطاقة المتجددة في المقالات القادمة.

المصادر:

http://www.solar-facts-and-advice.com/solar-cells.html

http://benjapan.org/ICEAB/proceedingsICEAB14/i14%20p33.pdf

إعداد وترجمة: مالك المغربي

مراجعة: المهندس ميشيل نقولا بكني.