تُعدّ الخلايا الشمسية إحدى التقنيات الرئيسية التي تمكّننا من الاستفادة من طاقة الشمس كمصدر متجدد ومتوفر للطاقةelectrical power. تُعتبر هذه الخلايا المحور الأساسي لأنظمة الطاقة الشمسية المختلفة، والتي تشمل الألواح والجدران والأغطية الشمسية وغيرها الكثير. سوف نستعرض هنا الأنواع الرئيسية للخلايا الشمسية ومبادئ عمل كل نوع منها.

1. خلايا سيليكون أحادي البلورة (Monocrystalline Silicon Cells)

هذه هي أكثر أنواع الخلايا شيوعاً واستخداماً نظرًا لفعاليتها العالية وكفاءتها الاقتصادية. تصنع هذه الخلايا باستخدام بلورات السيليكون النقية للغاية وتتميز بتصميم بلوري واضح مميز يمنحه لونًا أسود داكن. تتمتع كفاءتها عادةً بين 15% إلى 22%. يتم الحصول عليها عبر عملية تسمى "الذوبان السالب" حيث يُجمّد سائل السيليكون بشكل بطيء جداً لتشكيل كتل بلورية كبيرة واحدة. ثم يتم قطع هذه الكتل إلى شرائح رقيقة لصناعة اللوحات الشمسية.

2. خلايا سيليكون متعددة البلورات (Polycrystalline Silicon Cells)

يتشابه إنتاج هذا النوع مع السابق ولكنه يستخدم ذائب السيليكون بدلاً من بلوراته الصافية تماماً مما يؤدي إلى ظهور سطح غير منتظم مكون من نواة صغيرة عديدة. تتراوح كفاءة هذه الخلايا عادةً بين 13% و 16%. وهي أقل فعالية مقارنة بمونو كريستال لكن تكلفة صنعها أقل مما يجعلها خيار أكثر اقتصادا بالنسبة للمستخدمين الذين قد لا يحتاجون لأعلى مستويات الفعالية.

3. خلايا ثاني أكسيد الرصاص (CdTe or CIGS Solar Cells)

هي مجموعة متنوعة من الخلايا العضوية والتي تعتمد على طبقات رقيقة نسبياً من مواد مختلفة مثل ثاني أكسيد القصدير والكادميوم والتيلوريوم (CIGS). يمكن لهذه المواد تحقيق نسبة تحويل عالية رغم أنها ليست الأكثر استخداماً بسبب المخاوف البيئية المرتبطة بالقصدير والكادميوم. ومع ذلك، فهي مشهورة بكفاءاتها الأعلى نسبيًا - تصل حتى حوالي 20%- ومرونتها مما يجعل إمكانيات تركيبها واسعة جدًا بما في ذلك استعمالها ضمن هياكل غريبة الشكل كالسيارات الكهربائية والمباني المعقدة التصميم.

4. خلايا هجين بيركييه بيركييه (Perovskite Hybrid Solar Cells)

تعتبر تقنية حديثة نسبياً منذ اكتشاف خواصها الكهروضوئية عام ٢٠٠٩ فقط! تقوم فكرة العمل على أساس وجود بيروفسكايت أيونات أيونيّة ذات خصائص خاصة قادرة على امتصاص الضوء وتحويله مباشرة إلى كهرباء بدون حاجة لحالة الانتقال الثنائي كما هو الحال لدى بعض التقنيات الأخرى. وقد حققت بالفعل معدلات KVC عالية جدًّا حدود ١٧٫٥ % . إلا أنه مازالت هناك تحديات مطروحة أمام تطبيقها عمليا وذلك بسبب تخوفات بشأن استقرار الهيكل الجزيئي لفترة طويلة بالإضافة الى قضايا أخرى متعلقة بالأمان والصيانة المستقبلية لها.

تمثل جميع تلك الأنواع المختلفة حلول محتملة للاستفادة المثلى من الطاقة الشمسية حسب الاحتياجات العملية لكل مشروع فردي سواء كان منزليا او تجاريا او صناعيا ، وبالتالي فإن دراسة مواصفاته الخاصة بكل تكنولوجي مهم لاتخاذ القرار الأمثل عند بناء نظام شمسي جديد.