المبادئ الأساسية للتأثير الكهروضوئي لأعمدة إنارة الشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسية

تستقبل الألواح الشمسية المصنوعة وفق مبدأ التأثير الكهروضوئي الإشعاع الشمسي نهارًا وتحوله إلى طاقة كهربائية ليلًا . التأثير الكهروضوئي ظاهرةٌ تولد فيها أشباه الموصلات قوة دافعة كهربائية عند تعرضها للضوء.

يُشار إلى التأثير الكهروضوئي باسم التأثير الكهروضوئي . ويُشير مُتحكم الطاقة الشمسية والرياح التكميلي إلى الظاهرة التي يحدث فيها فرق جهد بين أجزاء مختلفة من شبه موصل غير متجانس أو مزيج من شبه موصل ومعدن. وهي أولًا عملية تحويل الفوتونات (موجات الضوء) إلى إلكترونات، والطاقة الضوئية إلى طاقة كهربائية؛ ثانيًا، هي عملية توليد جهد كهربائي. وبوجود الجهد، يُشبه الأمر بناء سد، حيث تتشكل حلقة تيار .   إذا كان الاثنان متصلين .

إذا تم تسليط الضوء على الخلية الشمسية والضوء عند امتصاص الفوتون ذي الطاقة الكافية في طبقة التماس، فإنه يُثير الإلكترونات من الروابط التساهمية في السيليكون من النوع P والسيليكون من النوع N، مما يُولد زوجًا من الإلكترونات والفجوات. يتم فصل الإلكترونات والفجوات القريبة من طبقة التماس بفعل المجال الكهربائي للشحنة الفضائية قبل إعادة التركيب. تنتقل الإلكترونات إلى المنطقة N الموجبة الشحنة، بينما تنتقل الفجوات إلى المنطقة P السالبة الشحنة. نتيجةً لفصل الشحنات في طبقة التماس، يتولد جهد قابل للقياس بين المنطقتين P وN. عندئذٍ، يُمكن إضافة أقطاب كهربائية إلى جانبي رقاقة السيليكون وتوصيلها بجهاز الفولتميتر. بالنسبة للخلايا الشمسية المصنوعة من السيليكون البلوري، تتراوح القيمة النموذجية لجهد الدائرة المفتوحة بين 0.5 و0.6 فولت. كلما زاد عدد أزواج الإلكترونات والفجوات المتولدة في طبقة التماس بفعل الضوء، زاد التيار.

ستكون الطاقة الشمسية أنظف مصادر الطاقة وأكثرها أمانًا وموثوقية في المستقبل. وتعتبر الدول المتقدمة تطوير الطاقة الشمسية واستخدامها ركيزة أساسية في ثورة الطاقة ضمن خططها طويلة الأجل.