فوتوسل

فوتوسل

http://www.hupaa.com/Data/Pic/P00139.jpgنور مي تواند به الكترونهاي موجود در يك فلز انرژي بدهد و موجب شود كه اين الكترونها با انرژي جنبشي خاصي سطح فلز را ترك كنند . چون فلز در بدو امر بدون بار است از دست رفتن الكترونها در فلز بار مثبت به جا مي گذارد . هر گاه يك رسانا در جايي گذاشته شود كه بتواند الكترونها را جمع آوري كند اين رسانا بار منفي پيدا مي كند . چنين وسيله اي كه چشم الكتروني ناميده ميشود مي تواند براي توليد جريان الكتريكي از نور خورشيد مورد استفاده قرار گيرد . توجه داشته باشيد كه وقتي تجمع بار زياد مي شود الكترونها به علت بار منفي موجود در كلكتور رانده مي شوند ( و بار فلز فرار الكترونها را مشكل تر مي كند) و در نتيجه الكترونها سرگردان شده و به راه ( نادرستي ) مي روند . آن چه براي رفع اين مشكل لازم است نوعي (راهرو يك طرفه ) است كه امكان مي دهد الكترون ها فقط در يك جهت جريان پيدا كنند . اين كار تا اندازه محدودي با ساختن صفحه اي حساس به نور ، از فلزي كه الكترونها ي خود را به سهولت آزاد كند ، و ساختن كلكتوري از يك فلز كه چنين خاصيتي را نداشته باشد ، انجام مي شود .
اما تاكنون چشمي الكتروني كه بتواند به عنوان يك منبع انرژي مفيد به كار آيد ساخته نشده است . يك ( راهرو يك طرفه ) بهتر ممكن است به صورت ساندويچي از دو لايه ماده متفاوت ساخته شود به طوري كه نور را جذب كند و الكتريسيته را بسيار بهتر از يك عايق ولي نه به خوبي يك فلز هدايت كند . سيليسم و ژرمانيوم نمونه هاي خوبي از اين گونه موادند ( كه نيم رسانا ناميده مي شوند) . خاصيت اتصالي بين دو نيم رسانا ي مناسب اين است كه جريان الكتريكي در آن ها فقط در يك جهت مي تواند جريان پيدا كند.
هرگاه نور به اتصال مذكور برخورد كند ، همچنان كه درباره چشم الكتروني ديديم ، سبب جدايي بار مي شود . جدايي بار بين دو لايه اختلاف پتانسيل ايجاد مي كند ، اين فرايند را اثر فوتوولتايي مي‌گويند زيرا نور ولتاژ ايجاد مي كند . هرگاه مداري آن دو را به هم متصل كند ولتاژ جريان الكتريكي به وجود مي‌آورد . اين(ساندويچ )را فوتوسل يا سلول خورشيدي مي نامند .
چند چيز مانع مي شود كه سلول خورشيدي تمام انرژي نور را به الكتريسيته تبديل كند . نخست آن كه مقداري از نور باز تابيده مي شود و مقداري از آن هم به طور مستقيم از سلول مي گذرد ، اين نور هرگز مورد استفاده سلول قرار نمي گيرد . دوم آن‌كه هرچند اتصال مذكور (راهروي يك طرفه ) خوبي است ولي كامل نيست . بدين معني از بارهاي + و – ايجاد شده در واقع بار ديگر درون سلول با هم تركيب مي‌شوند اين زاييده را (بار تركيب) مي‌گويند . نتيجه كلي اين رويداد آن است كه مقداري از انرژي به الكتريسيته تبديل نشده بلكه سبب گرم كردن سلول مي شود .
پژوهشگران در اين‌باره دو هدف عمده را براي اصلاح سلولهاي خورشيدي دنبال مي كنند .
1 - باز تركيب بارهاي + و – را كاهش ميدهند تا سلول در حد ممكن كارآيي پيدا كند .
2- سلول هايي بسازند كه توليد انبوه آن‌ها به طور ارزان امكان پذير باشد .