مقدمه:

باتری خورشیدی یا سلولهای فوتو ولتایی ابزارهایی الکترونیکی هستند که با استفاده از پدیده فوتو ولتائیک ، نور یا فوتون را مستقیما به جریان و ولتاژ الکتریکی تبدیل می‌کنند.

دانشمندان اولین باتری خورشیدی را در سال ۱۹۵۴ ، با استفاده از ماده نیمه رسانای سیلیسیوم ، در آزمایشگاههای تلفن بل ساختند.

دانشمندان و مهندسان بلافاصله به ارزش باتریهای خورشیدی برای تأمین انرژی ماهواره‌ها پی‌بردند، زیرا این باتریها جرم کمی دارند و هیچ بخش متحرک مکانیکی ندارند.

نخستین ماهواره آمریکایی در فضا به باتریهای خورشیدی از جنس سیلیسیوم مجهز شد. و امروزه هم سلول فوتو ولتایی سیلیسیومی هنوز منبع قدرت همه سفینه‌های فضایی هستند.

البته در این میان کاوشگرهایی که به فراسوی منظومه شمسی و مکان میانی که نور خورشید در آنجا ضعیف است رهسپار می‌شوند، استثنا هستند.

باتری خورشیدی اولیه از تک بلور سیلیسیوم (Si) ساخته می‌شد که روی صفحات تختی کنار هم قرار می‌گرفت.

کاربرد این روش ، برای مصارف عمومی و تولید انرژی در فضایی بزرگ ، بسیار گران تمام می‌شود.

هر چند ماده خام SiO₂ برای تهیه Si فراوان است، اما پالایش شن و خالص سازی کافی Siبرای تهیه باتریهای خورشید پر هزینه است.

برش قطعات بلوری منفرد به صورت قطعه‌ نازکی که ویفر نام دارند، نیازمند بریدن با الماس ، پرداخت بیشتر و بالاخره چندین عمل اضافی برای افزودن ناخالصیهای مناسب است.

ویژگی باتری خورشیدی:

باتری خورشیدی معمولا ولتاژهای قله‌ای تولید می‌کند که تقریبا معادل دو سوم گاف انرژی نیم رسانا است.

گاف انرژی بهینه برابر ۱٫۰ ev و ۱٫۷ ev است. در روز صاف و هنگامی که آفتاب بالای سر است شدت نور خورشید تقریبا برابر ۱۰۰۰ w/m² است.

مدول خورشیدی با بازدهی ۱۰% ، در روز آفتابی توانی در حدود ۱۰۰ ولت تولید می‌کند.

با تابش خورشیدی بدون ابر ، در حد متوسط ۶ ساعت در روز ، تعدادی مدول خورشیدی با مساحت ۶۰ متر مربع تقریبا ۱۰۰۰ کیلو وات ساعت برق در هر ماه تولید می‌کند،

این در همان حدود مقدار مصرفی است که در خانواده‌های کشورهایی مانند ایالات متحده آمریکا دارد.

طرح بسیار نوید بخش دیگری برای سلول فوتو ولتایی ، کاربرد ورقه‌های فیلمهای بسیار نازکی است که روی مواد نظیر شیشه یا فولاد زنگ نزن نشانده می‌شوند.

سه ماده که به صورت ورقه‌های نازک (به ضخامت تقریبی ۱ تا ۳ میکرومتر) نتایج فوتوولتایی خوبی بدست داده‌اند عبارتند از:

۱-سیلیسیوم هیدروژن دار آدورف (α – Si:H)

۲-سی اندپوم دی سلیند (CuLnSe₂ یا بطور ساده CIS)

۳-کادمیوم تلورید (CdTe).

ماده‌ α – Si:H به صورت ورقه‌های نازک با ساختار آمورف ، ساختار چند بلوری با دانه‌هایی به صورت ورقه‌های نازک با ساختار بلوری با دانه‌هایی به اندازه حدود ۱ میکرومتر کاربرد دارند.