من اخترع الألواح الشمسية؟ وكيف تولد الكهرباء؟

فكرة الخلايا الشمسية تعود إلى عام ألف وثمانمئة وتسعة وثلاثين 1839، حيث اكتشف الفيزيائي الفرنسي "إدموند بيكيريل"، وهو في سن 19 تسعة عشر عاما، أن بعض المواد يمكنها إنتاج طاقة عند تعرضها للضوء، كانت التجارب تتضمن وضع قطبين معدنيين في محلول موصل من الإلكتروليت، لاحظ بيكيريل أن كميات الضوء الزائدة تزيد من الطاقة الكهربائية المنتجة، هذا الاكتشاف سمي لاحقا ب "التأثير الكهروضوئي". وجذب انتباه العلماء إلى أهمية الطاقة الشمسية واستخدامها في إنتاج الطاقة.ليأتي بعد ذلك ثلاثة علماء بارزين توصلوا لأساس عمل الخلايا الشمسية المستخدمة حاليا في توليد الكهرباء وهم البريطاني "ويلوبي سميثWilloughby Smith " بعام ألف وثمانمئة وثلاثة وسبعين 1873 والأمريكيان "تشارلز فريتس Charles Fritts" بعام ألف وثمانمئة وثلاثة وثمانين1883 و"راسل أول Russell Ohl" بعام ألف وتسعمئة وواحد وأربعين.1941 البريطاني "ويلوبي سميث" اكتشف قدرة السيلينوم على التوصيل الضوئي،والأمريكي "تشارلز فريتس" طور أول خلية شمسية مصنوعة من السلينيوم بكفاءة ضعيفة جدا في توليد الطاقة، أما الأمريكي "راسل أول" فنجح في اخترع خلية شمسية من السليكون بكفاءة أعلى قليلا في خمسينيات القرن الماضي كانت قدرة توليد الطاقة الشمسية تبلغ حوالي واحد واط، ومع تحسين كفاءة الخلايا زادت هذه القدرة لحوالي واحد تيراواط في عام 2022. هذا التقدم ساهم في انخفاض سعر خلايا السيليكون المستخدمة في توليد الطاقة الشمسية وبلغت حصة الطاقة الشمسية في توليد الكهرباء عالميا نسبة 6.2% بعام 2022. وبحسب توقعات المختبر الوطني الأمريكي للطاقة المتجددة NREL فإن العالم سيكون باحتياج إلى 75 تيراواط بحلول عام 2050 لتحقيق الأهداف المناخية، وهو ما يتطلب زيادة تحسين الخلايا الشمسية لتوليد 3 تيراواط على الأقل بحلول عام 2030. ومع ذلك، يبقى السؤال: كيف يتم توليد الكهرباء باستخدام الألواح الشمسية؟ تحدث هذه العملية عبر طبقة السيلكون المحسنة بخواص كهربائية، حيث يتم إضافة عناصر مثل الفوسفور للطبقة العليا المعرضة لأشعة الشمس ما يمنحها كفاءة أكثر في نقل الإلكترونات وتوصيلها للطبقة السفلية التي تحتوي على البورون لامتصاص الشحنات الكهربائية. عندما تسقط أشعة الشمس على الخلية الشمسية، يتم شحن الإلكترونات بالطاقة، وبفضل وجود موصل كهربائي بين الطبقتين، يتم توليد تيار كهربائي قادر على توفير الطاقة النظيفة للمنازل والمباني حول العالم