الخلايا الشمسية أو الضوئية يطلق عليها في بدية الامر بالبطارية الشمسية ولكن أصبح ذلك يحمل معنى مختلف تماما الآن، فالخلايا الشمسية هو جهاز يحول الطاقة الشمسية مباشرة إلى طاقة كهربائية مستفادا من المؤثرات الضوئية الجهدي والتي تتكون من طبقة من مادة السيليكون والتي يضاف لها بعض الشوائب من تطوير بعض الخواص الكهربائية لتلك الخلايا ، فعند ارتطام ضوء الشعاع الشمسي بالطبقة العلوية من خلايا السليكون تمنح الإلكترونات والتي يعتمد شدتها على شدة الإشعاع الشمسي ، وعند وجود موصل كهربائي بين الطبقتين تنتقل الإلكترونات من الطبقة العليا إلى الطبقة السفلى وهكذا يتكون تيار وجهد كهربائيان . الخلايا الشمسية تحول طاقة الأشعة الشمسية مباشرة إلى كهرباء وتتميز بإنتاج كهرباء دون أن تؤدي لتلوث البيئة مع عمر افتراضي طويل يصل إلى 30 سنة ولا يقتصر استخدامات الخلايا الشمسية على حياتنا العامة فقط بل هو مصدر رئيسي لتزويد المركبات الفضائية والأقمار الصناعية بما تحتاجة من طاقة كهربائية، وتعتبر من البدائل المساعدة لمصادر الطاقة التقليدية من البترول والفحم والغاز ومشتقاته المحدودة في الطبيعة والقابلة للنضوب بسبب الاستنزاف الهائل لها . عند سقوط الضوء على الخلايا الشمسية فان الطاقة الضوئية الساقطة تتحول مباشرة إلى قدرة كهربائية دون حدوث حركة ميكانيكية لأي جزء من المنظومة أو تلوث البيئة بالمخلفات ثم استخدام الخلايا الشمسية بعيدا ً عن البحوث المختبرية لمدة عقدين من الزمن بعد اكتشافها لتجهيز السفن الفضائية بالقدرة الكهربائية وحديثا ً بدأت اكتشافات في المنظومة الأرضية . هنالك محاولات كثيرة لتحسين تقنيتها صناعة هذه الخلايا وبكلفة قليلة بحيث تستطيع هذه الخلايا إن تسهم في سد احتياجات العالم من طاقة وهناك عدة مميزات للخلايا الشمسية منها أنها تعمل لفترة طويلة وغير ملوثة حيث لا تنبعث منها أي غازات ولا تحتاج إلى صيانة وسهلة التركيب والتنصيب وذات تكاليف تشغيل قليلة لتوفر أشعة الشمس خلال النهار , إضافة إلى هذه المميزات هناك عوائق تحد من استخدام الخلايا الشمسية وهي كونها تحتاج إلى مساحات كبيرة من الأراضي وصفوف طويلة من الخلايا, وكذلك إن الطاقة المتولدة غير ثابتة بسبب التغيرات الجوية وحجب أشعة الشمس في الليل, وان سعر الخلية الشمسية مازال عاليا ً على الرغم من تطور تصنيعها وتم التعرف لأول مرة على تأثير الضوئية في عام 1839 من قبل الفيزيائي الفرنسي بيكريل , ومع ذلك فقد تم بناء أول خلية ضوئية عام 1883 من قبل شارلز فريتز , الذي قام بتغليف - السيلينيوم أشباه الموصلات – بطبقة رقيقة جداً من الذهب لتشكيل التقاطعات , وكانت كفاءة الجهاز حوالي 1 % فقط . وفي عام 1888 بنا الروسي الفيزيائي الكسندر ستوليتوف أول خلية كهروضوئية على أساس تأثير الكهروضوئي الخارجي الذي اكتشفه هاينريش هيرتز في وقت سابق من عام 1887 . وقد وضح البرت أينشتاين التأثير الكهروضوئي في عام 1905 وقد حصل على جائزة نوبل في الفيزياء عام 1921 . وقد حصل روسل أو هل على براءة اختراع لأشباه الموصلات في تقاطع الخلايا الشمسية الحديثة في عام 1946 ثم طور كفاءة الخلية الشمسية أولا العالم (( Chapin et al في عام 1954)) حيث بلغ مقدارها (6% ) باستخدام مفرق سليكوني متجانس (p - n) , وكواحد من امكانيات تحسين كفاءة التحويل للخلية الشمسية اقترح العالم ( wolf) استعمال خلية المفرق الهجين مع طبقة السطح لمادة ذات فجوة طاقة واسعة, تعتمد الخلية الشمسية على الفوتونات الساقطة عليها من ضوء الشمس لإنتاج التيار الكهربائي المستمر فهناك عدة عمليات يخضع لها الفوتون الساقط . وقد تم مؤخرا ً صنع خلايا شمسية بقاعدة متحركة تدعى التابعات الشمسية , حيـث انه خلال فتـــرة النهار تمر الشمس عــبر الخــلايا الشمسية في مسار شبه دائري متجهة من الشرق إلى الغرب عبر الأفق , لذلك فان الزوايا بين الشمس والخلايا تختلف بشكل كبير علماً إن أفضل زاوية موجودة هي عندما تسقط أشعة الشمس عمودية على الخلايا تختلف بشكل كبير علما ً إن أفضل زاوية موجودة هي عندما تسقط أشعة الشمس عمودية على الخلايا , وبناء على ذلك فان أفضل النتائج هي حين تكون الأشعة الشمسية عمودية على سطح الخلايا طيلة اليوم , وفي عام 1958 تم العمل باستخدام الخلايا الشمسية في بحوث الفضاء وبعد عام 1970 ظهرت اهتمامات عديدة كان استنادها على أنتاج خلايا شمسية للتطبيقات الأرضية , وقد استمرت البحوث والدراسات التي كانت مهتمة بدعم وزيادة كفاءة التحويل للخلايا الشمسية . مع تقليل كلفتها حيث كان هناك اهتمام متزايد في السنوات الأخيرة من اجل تطوير وتحسين الخلايا الشمسية ذات المفرق الهجين . وتتميز المفارق الهجينة بمميزات عديدة أهمها : كلفتها واطئة ويمكن إن تحضر عند درجات حرارة واطئة وامتلاكها استجابة طيفية عالية عند الأطوال ألموجية القصيرة وان اغلب الطبقات المترسبة ذات معامل انكسار تؤهلها لان تكون طبقات غير عاكسة وكذلك تأثير النوافذ فيها يقلل من دور تأثير إعادة الاتحاد عند السطح إن القلق من تلوث هواء المدن ومن المطر الحمضي وتسرب النفط والمخاطر النووية وارتفاع حرارة الأرض يحث على إعادة تفحص بدائل الفحم والنفط والطاقة النووية , وعلى الرغم من إن مصادرة الطاقة البديلة ليست خالية من التلويث عموما ً , فانه يوجد مجال واسع من الخيارات التي يكون ضررها البيني أقل بكثير من مصادر الطاقة التقليدية , أذاً نحن الآن على أبواب عصر جديد , يحتاج فيه العالم إلى مصادر أخرى لتوليد الطاقة , إلى جانب المصادر النفطية الحالية , التي من المؤكد أنها ستظل المصدر الأهم لسنوات طويلة . إن طاقة الشمس تعتبر المصدر الرئيسي للطاقة في كوكب الأرض ومنها توزعت وتحولت إلى مصادر الطاقة الأخرى سواء ما كان منها مخزون في طاقة الرياح والطاقة الحرارية في جوف الأرض والطاقة المولدة من مساقط المياه أو غيرها من مصادر الطاقة كالفحم الحجري والأخشاب , وبما إن الطاقة الشمسية هي أهم مصادر الطاقة المتجددة فان جهود كثير من الدول تتوجه لها بمختلف أصبح توفر الطاقة الكهربائي من أهم العوامل الرئيسية لإيجاد البنى الأساسية فيها يتناول هذا البحث من أربعة فصول الفصل الأول يدرس مقدمة عامة عن الخلايا الشمسية والدراسات السابقة والفصل الثاني تعريف الخلايا وكيفية عملها والفصل الثالث العوامل المؤثر ومشاكل استخدامها . <br />