تجربة رقم 5 - خصائص الخلية الشمسية PDF

**تجربة (5): خصائص الخلية الشمسية** **مقدمة** الخلية الشمسية هي جهاز يحول الطاقة الضوئية إلى طاقة كهربائية من خلال عملية تُعرف بالتأثير الكهروضوئي. تُستخدم الخلايا الشمسية على نطاق واسع في أنظمة الطاقة المتجددة نظراً لخصائصها البيئية والاقتصادية، حيث إنها تولد طاقة خالية من الانبعاثات. **النظرية*...

**تجربة (5): خصائص الخلية الشمسية** **مقدمة** الخلية الشمسية هي جهاز يحول الطاقة الضوئية إلى طاقة كهربائية من خلال عملية تُعرف بالتأثير الكهروضوئي. تُستخدم الخلايا الشمسية على نطاق واسع في أنظمة الطاقة المتجددة نظراً لخصائصها البيئية والاقتصادية، حيث إنها تولد طاقة خالية من الانبعاثات. **النظرية** تعمل الخلية الشمسية على مبدأ التأثير الكهروضوئي، الذي ينص على أن الضوء الساقط على سطح شبه موصل (مثل السيليكون) يمكن أن يحرر الإلكترونات، مما يخلق فرق جهد يمكن استخدامه لإنتاج تيار كهربائي. وتتكون الخلية الشمسية عادة من طبقتين من أشباه الموصلات: طبقة ذات شحنة سالبة (n-type) وطبقة ذات شحنة موجبة (p-type). عند اتصال الطبقتين، يتشكل حاجز كهربائي في منطقة التماس، وعند تعرض الخلية لضوء الشمس، تكتسب الإلكترونات طاقة كافية للانتقال عبر هذا الحاجز، مما يولد تيارًا كهربائيًا. يمكن تمثيل كفاءة الخلية الشمسية من خلال المعادلة: كما يتم حساب المعاملات المهمة الأخرى، مثل الجهد والتيار الناتجين، باستخدام أدوات القياس لتحديد الأداء الكهربائي. **الأدوات المستخدمة** 1. خلية شمسية من السيليكون. 2. جهاز قياس الفولتميتر. 3. جهاز قياس التيار الكهربائي (الأميتر). 4. مصدر ضوئي بقوة ثابتة (مثل مصباح بقدرة معروفة). 5. أسلاك توصيل. 6. مقاومات للتحكم في حمل الدائرة الكهربائية. **خطوات التجربة** 1. توصيل الخلية الشمسية بدائرة تحتوي على مقاومات متغيرة. 2. توصيل الفولتميتر لقياس الجهد بين أطراف الخلية الشمسية. 3. استخدام الأميتر لقياس التيار الناتج. 4. تعريض الخلية الشمسية لمصدر ضوئي بقدرة ثابتة على مسافات مختلفة أو بزوايا مختلفة لقياس تأثير الإضاءة. 5. تسجيل القيم المقاسة من التيار والجهد الكهربائي الناتجين لكل خطوة. **النتائج** الجدول أدناه يوضح قيم الجهد والتيار الكهربائي عند مسافات مختلفة بين الخلية الشمسية ومصدر الضوء. P/Watt = V\*I I /Amp V/volt --------------- -------- -------- 0 17.84 0.18 15.81 0.2 15 0.22 12 0.23 10 0.23 8 0.23 6 0.24 3 0.24 2 0.24 1 1. منحنى I &V لتعيين لخصائص الخلية الشمسية وإيجاد نقطة التشغيل 2. منحنى P&V لايجاد اكبر قدرة المناقشة :- 1\. قارن بين الخلايا الشمسية والكهروضوئية: الخلية الشمسية: هي جهاز يحول الطاقة الشمسية مباشرة إلى طاقة كهربائية باستخدام التأثير الكهروضوئي. الخلية الكهروضوئية: تعتمد على التأثير الكهروضوئي لتحويل الضوء (بشكل عام) إلى كهرباء، ويمكن استخدامها مع أي مصدر ضوئي. الفرق الأساسي هو أن الخلية الشمسية مصممة خصيصًا لاستغلال طاقة الشمس، بينما يمكن استخدام الخلايا الكهروضوئية في تطبيقات أوسع. 2\. هل يمكن أن تكون الطاقة الشمسية بديلاً جديداً عن الأنواع الأخرى؟ نعم، الطاقة الشمسية لديها إمكانيات كبيرة كبديل نظيف ومتجدد للطاقة. ويمكن تحقيق ذلك من خلال تحسين الكفاءة وتقليل تكاليف التخزين وتطوير تقنيات مثل الألواح الشمسية المرنة أو المدمجة في المباني. 3\. ما هو تأثير شدة المصدر على المساحة تحت منحنى القدرة: شدة المصدر الضوئي تؤثر مباشرة على التيار الناتج عن الخلية الشمسية. بزيادة شدة الضوء، تزيد القدرة القصوى والمساحة تحت منحنى القدرة، مما يعني إنتاج المزيد من الطاقة. 4\. وضح مبدأ عمل الخلية الشمسية: تتكون الخلية الشمسية من مواد شبه موصلة مثل السيليكون. عندما يصطدم الضوء بالخلية، يتم تحرير الإلكترونات بواسطة الفوتونات الضوئية، مما يخلق تيارًا كهربائيًا. 6\. بين تأثير التغير في شدة الإضاءة مقارنة بتغير المسافة بين الخلية والمصدر الضوئي: زيادة شدة الإضاءة يؤدي إلى زيادة التيار الناتج والقدرة الكلية. بينما زيادة المسافة تقلل من شدة الضوء الذي يصل إلى الخلية، مما يقلل من التيار الناتج والقدرة.