تصميم واختبار خلية شمسية كهروكيميائية رخيصة وعالية الكفاءة

Abstract

تم في هذه الدراسة تصميمُ خليةٍ شمسيةٍ بسيطةٍ ورخيصةٍ نسبياً من موادَّ متوفرة في السوق المحلّية, حيث تتكون هذه الخلية من الجسم الخارجي, وهو عبارة عن صندوق بلاستيكي على شكل متوازي مستطيلات مصنوع من مادة الأكريليك الشفاف يسمح بمرور الضوء, ويتمتع بالمرونة والمتانة العاليتين, ويحتوي على قطبين من النحاس الأحمر العالي النقاوة, حيث تم مُعالجة أحد هذين القطبين بالتسخين إلى درجات حرارة مُختلفة (400, 300, 200°C) باستخدام جهاز التسخين (Hot Plate) الأمر الذي أدى إلى تحول هذا القطب إلى نصف ناقل (أوكسيد النحاسي, Cu2O), بينما تُرِك القطب الآخر بلا معالجة. كما تمَّ تطوير الوسط الكهربائي الناقل ليصبح على هيئة بولي إلكتروليت (هيدروجلّ), وهكذا يتم تحرير الإلكترونات من القطب المُعالج أثناء سقوط الضوء إلى طبقة الهيدروجلّ, ثم إلى القطب النظيف غير المُعالج. لقد أظهرت النتائج أن جهد الخليّة يتناسب طرداً مع تركيز (البولي إلكتروليت) ومساحة سطح القطب المُعالج (أوكسيد النحاسي) المُعرّض للضوء, كما تُبيّن التجارب أنّ لدرجة الحرارة دوراً مهماً في تحويل الناقل المعدني إلى نصف ناقل, وكلما كان هذا التحويل ممكناً كانت حساسيّة القطب للضوء أكثر فعّاليّة وكفاءة. In this study, we have designed and manufactured a simple and relatively inexpensive solar cell, from the available materials in the local markets, where the cell is contained of the outer body (Case), which is a plastic box on a parallel form of rectangles of acrylic transparent allows the passage of light. It has resilient and high durability, and two poles of red copper higher purity, one of them has been thermally treatment to different temperatures (200, 300, 400°C), which turns the copper pole from carrier to semi-conductor (cuprous oxide, Cu2O), using heating device (Hot plate). The other pole left without treatment and the electrolyte solution (Gel) has been developed on the (Hydrogel), thus freeing electrons from the treatment plate to the Hydrogel layer then to the clean plate (non-treatment), during shining light. The results showed that the cell voltage proportional to the polyelectrolyte concentration and the area of copper pole (cuprous oxide). As the experiments showed that the temperature has an important role in transforming the metal carrier to the semi-conductor, and whenever this conversion possible whenever the pole of the light sensitively more effective and efficient.