الجواب
تقوم الخلايا الشمسية [ر] بتحويل أشعة الشمس مباشرة إلى طاقة كهربائية ذات تيار مستمر جاهز للاستخدام أو لتخزينه في بطاريات لاستخدام لاحق. تستخدم الخلايا الشمسية لتزويد الحاسبات الشخصية بالطاقة الكهربائية اللازمة، كما تستخدم مجموعات منها لتغذية مجمَّعات صناعية أو سكنية (الشكل 1)تقدم أشعة الشمس استطاعة بحدود 1000واط لكل متر مربع وسطياً في المناطق القريبة من خط الاستواء عند الظهيرة، وهذه طاقة جاهزة للتحويل الكهربائي بمردود يراوح بين 10ـ12% حالياً؛ أي إن محطة توليد فوتوفولطية مساحتها 140كم×140كم يمكن أن توضع في منطقة مناسبة في الولايات المتحدة الأمريكية قادرة على توليد احتياجها من الطاقةالكهربائية والمقدرة بـ2.5×1210كيلوواط ساعي سنوياً (الشكل 2)تتألف الخلية الشمسيةمن مواد نصف ناقلةsemiconductor، وغالباً ما يستخدم السليسيومsilicon، حيث توضع شوائب داخله مثل البور، أو الألمنيوم، أو الغاليوم، أو الإنديوم لتصنيع مواد نصف ناقلة من النوع p، وإذا أُقحمت شوائب مثل الفوسفور، أو الانتموان تتكوّن مواد نصف ناقلة من النوع n وعند لصق صفيحة نصف ناقلة نوع n بأخرى نوع p تتكوّن وصلةp-n (p-n junction) ولدى إعادة توزيع الشحنات السالبة والموجبة في الخلية الناتجة يتولد حقل كهربائي داخلي في الخلية، وذلك لأن تركيز الإلكترونات على طرف الوصلة n هو أكبر بكثير منه على الطرف p فإذا تعرضت الخلية الشمسية لضوء الشمس تحررت أزواج إلكترونات وثقوب في منطقة وجود الحقل الكهربائي الداخلي، فتنجرف الإلكترونات باتجاه معاكس للحقل، وتتحرك الثقوب باتجاه الحقل، ويمر تيار كهربائي في الدارة الخارجية الموصولة بالخلية يُجمّع عادة عدد من الخلايا الشمسية على التسلسل وعلى التوازي لزيادة الكمون والتيار الناتجين، كما توضع الخلايا المجمعة بين طبقة عليا من الزجاج وطبقة حاملة بلاستيكية مشكلة وحدة module، وعند تجميع عدد من الوحدات يُحصل على منظومة array (الشكل 3) تستخدم الطاقة الكهربائية الناتجة إما لإضاءة المنازل أو لتشغيل إشارات المرور على الطرقات أو لتزويد وسائط الاتصال بالطاقة الكهربائية اللازمة، أو لتزويد القرى بالطاقة اللازمة لتشغيل مضخات المياه والخدمات الكهربائية الأخرى ولأغراض التبريد، أو لتغذية الشبكة الكهربائية بعد تحويل التيار المستمر الناتج إلى تيار متناوب يشار أخيراً إلى وجود مشروعات لتطوير سيارات وطائرات صغيرة تعمل بالطاقة الفوتوفولطية (الشكل 4)