الفيزياء

كيفية تحويل الضوء إلى كهرباء

2013 الرمل والسيليكون

دنيس ماكوان

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

الفيزياء

كيف تحولت طاقة ضوء الشمس إلى تيار كهربائي يصدر عن خلية شمسية؟ ت

عود أول إشارة إلى إمكانية تحويل الضوء مباشرة إلى كهرباء إلى تجارب ألكسندر بيكريل (Alexandre Becquerel) عام 1839.

فلقد وجد أن تياراً كهربائياً صغيراً يمر بين بعض الأقطاب عند غمرها في كهرليت (Electrolyte) وتعريضها للضوء.

وفي نهاية أعوام 1880، عمل ويلوفبي سميث (Willoughby   Smith) وتشارلز فريتس (Charles Fritts) خلايا شمسية باستعمال أقطاب من السيلينيوم والبلاتين، لكنها كانت أجهزة غير فعالة جداً. (هناك تسلسل زمني لتاريخ الطاقة الشمسية على موقع وزارة الطاقة الأميركية http://www.eere.energy.gov/solar/pdfs/solar_timeline.pdf).

بين زمن تقديم البرهان على الخلية الشمسية الأولية وزمن اختراع الخلية الشمسية السيليكونية، استُبدِلت فيزياء القرن التاسع عشر التقليدية بفيزياء القرن العشرين الكم. ويعود مفهوم طاقة الكم وثنائية الضوء جسيم/ موجة إلى النظريات التي طُورت لتفسير إصدار الضوء من الأجسام الساخنة مثل الشمس وإصدار الإلكترونات من سطوح المعادن بعد امتصاص الضوء فوق البنفسجي

في الواقع، قادت نظرية فيزياء الكم إلى فهم كيفية امتصاص ضوء الشمس وتحويله إلى كهرباء في الأجهزة الكهرضوئية.