একটি অন্যতম প্রধান পরিবেশবান্ধব শক্তি সমাধান হিসেবে সৌরশক্তি উৎপাদন শিল্পক্ষেত্রে ব্যাপক মনোযোগ আকর্ষণ করেছে। আপনি যদি আগ্রহী হন, তাহলে চলুন সৌর কোষের গঠন এবং সংশ্লিষ্ট ফটোভোল্টাইক উপাদানগুলো সম্পর্কে বিস্তারিত জেনে নেওয়া যাক।
সৌর বিদ্যুৎ উৎপাদন, যা প্রায়শই সৌর কোষ নামে পরিচিত, সরাসরি সূর্যালোককে বিদ্যুতে রূপান্তরিত করে। সৌর প্যানেলে, সূর্য থেকে আসা ফোটন কণা অর্ধপরিবাহী পদার্থের পারমাণবিক বন্ধন থেকে ইলেকট্রনকে স্থানচ্যুত করে। যখন এই ইলেকট্রনগুলোকে একই দিকে চলতে বাধ্য করা হয়, তখন তারা একটি বৈদ্যুতিক প্রবাহ তৈরি করে যা হয় ইলেকট্রনিক যন্ত্রপাতিতে শক্তি জোগাতে পারে অথবা বৈদ্যুতিক গ্রিডে সরবরাহ করা যেতে পারে।
১৮৩৯ সালে ফরাসি পদার্থবিজ্ঞানী আলেকজান্ডার-এডমন্ড বেকেরেল সর্বপ্রথম ফটোভোল্টাইক প্রযুক্তির তত্ত্ব দেওয়ার পর থেকে সৌরশক্তি উৎপাদন গবেষণার একটি প্রধান বিষয় হয়ে উঠেছে। বর্তমানে, মার্কিন যুক্তরাষ্ট্র, জাপান এবং ইউরোপের প্রধান গবেষক দলগুলো তাদের সৌর সিস্টেমের বাণিজ্যিকীকরণকে ত্বরান্বিত করায় ফটোভোল্টাইক শিল্পের আন্তর্জাতিক বাজার ক্রমাগত প্রসারিত হচ্ছে।
ফটোভোল্টাইক মডিউল
যদিও ফটোভোল্টাইক সিস্টেমে ব্যবহৃত উপাদান ভিন্ন ভিন্ন হয়, সব মডিউলই সম্মুখভাগ থেকে পশ্চাৎভাগ পর্যন্ত কয়েকটি স্তর দিয়ে গঠিত। সূর্যালোক প্রথমে একটি প্রতিরক্ষামূলক স্তর (সাধারণত কাচ) ভেদ করে, তারপর একটি স্বচ্ছ সংযোগ স্তরের মধ্য দিয়ে সরাসরি কোষের ভেতরে প্রবেশ করে। মডিউলের কেন্দ্রে থাকে শোষক উপাদান, যা ফোটন শোষণ করে বৈদ্যুতিক প্রবাহ তৈরি করে। ব্যবহৃত অর্ধপরিবাহী উপাদানের ধরন ফটোভোল্টাইক সিস্টেমের নির্দিষ্ট চাহিদার উপর নির্ভর করে।
শোষক উপাদানের নিচে থাকে পেছনের ধাতব স্তর, যা বৈদ্যুতিক বর্তনী সম্পূর্ণ করে। ধাতব স্তরের নিচে একটি যৌগিক ফিল্ম স্তর থাকে, যা মডিউলটিকে জলরোধী ও অন্তরক করে। ফটোভোল্টাইক মডিউলগুলোতে প্রায়শই কাচ, অ্যালুমিনিয়াম অ্যালয় বা প্লাস্টিক দিয়ে তৈরি একটি অতিরিক্ত প্রতিরক্ষামূলক পেছনের স্তর যুক্ত থাকে।
সেমিকন্ডাক্টর উপকরণ
ফটোভোল্টাইক সিস্টেমে ব্যবহৃত সেমিকন্ডাক্টর উপাদানগুলো হলো সিলিকন, পলিক্রিস্টালাইন থিন ফিল্ম বা মনোক্রিস্টালাইন থিন ফিল্ম। সিলিকন উপাদানগুলোর মধ্যে রয়েছে মনোক্রিস্টালাইন সিলিকন, পলিক্রিস্টালাইন সিলিকন এবং অ্যামরফাস সিলিকন। মনোক্রিস্টালাইন সিলিকনের নিয়মিত কাঠামোর কারণে, এর ফটোভোল্টাইক রূপান্তর দক্ষতা পলিক্রিস্টালাইন সিলিকনের চেয়ে বেশি।
অ্যামরফাস সিলিকনে সিলিকন পরমাণুগুলো এলোমেলোভাবে বিন্যস্ত থাকে, ফলে মনোক্রিস্টালাইন সিলিকনের তুলনায় এর রূপান্তর দক্ষতা কম হয়। তবে, অ্যামরফাস সিলিকন অধিক ফোটন শোষণ করতে পারে এবং জার্মেনিয়াম বা কার্বনের মতো মৌলের সাথে এর সংকরীকরণ এই বৈশিষ্ট্যকে উন্নত করতে পারে।
কপার ইন্ডিয়াম ডিসেলেনাইড (সিআইএস), ক্যাডমিয়াম টেলুরাইড (সিডিটিই), এবং থিন-ফিল্ম সিলিকন হলো সাধারণভাবে ব্যবহৃত পলিক্রিস্টালাইন থিন-ফিল্ম উপাদান। গ্যালিয়াম আর্সেনাইড (জিএএএস)-এর মতো উচ্চ-দক্ষতাসম্পন্ন উপাদানগুলিতে প্রায়শই মনোক্রিস্টালাইন সিলিকন থিন-ফিল্ম অন্তর্ভুক্ত থাকে। এই উপাদানগুলি ক্রিস্টালিনিটি, ব্যান্ড গ্যাপের আকার, শোষণ ক্ষমতা এবং প্রক্রিয়াকরণের সহজতার মতো অনন্য বৈশিষ্ট্যের উপর ভিত্তি করে নির্দিষ্ট ফটোভোল্টাইক প্রয়োগের জন্য নির্বাচন করা হয়।
সেমিকন্ডাক্টরকে প্রভাবিতকারী বাহ্যিক কারণসমূহ
একটি ক্রিস্টাল কাঠামোর পারমাণবিক বিন্যাস সেমিকন্ডাক্টর পদার্থের ক্রিস্টালিনতা নির্ধারণ করে, যা সোলার সেলের চার্জ পরিবহন, কারেন্ট ডেনসিটি এবং শক্তি রূপান্তর দক্ষতার উপর সরাসরি প্রভাব ফেলে। সেমিকন্ডাক্টর পদার্থের ব্যান্ড গ্যাপ বলতে ইলেকট্রনকে একটি আবদ্ধ অবস্থা থেকে মুক্ত অবস্থায় (পরিবাহিতার জন্য) নিয়ে যাওয়ার জন্য প্রয়োজনীয় ন্যূনতম শক্তিকে বোঝায়। ব্যান্ড গ্যাপ, যা সাধারণত Eg দ্বারা চিহ্নিত করা হয়, ভ্যালেন্স ব্যান্ড (নিম্ন শক্তি) এবং কন্ডাকশন ব্যান্ডের (উচ্চ শক্তি) মধ্যে শক্তির পার্থক্য বর্ণনা করে।
শোষণ সহগ পরিমাপ করে যে, একটি নির্দিষ্ট তরঙ্গদৈর্ঘ্যের ফোটন শোষিত হওয়ার আগে কোনো মাধ্যমে কতটা দূরত্ব অতিক্রম করতে পারে। এটি কোষের উপাদান এবং শোষিত ফোটনের তরঙ্গদৈর্ঘ্য দ্বারা নির্ধারিত হয়।
বিভিন্ন সেমিকন্ডাক্টর উপাদান ও ডিভাইস প্রক্রিয়াকরণের খরচ এবং সহজলভ্যতা বহুবিধ বিষয়ের উপর নির্ভর করে, যার মধ্যে রয়েছে ব্যবহৃত উপাদানের ধরন ও পরিমাণ, উৎপাদন চক্র এবং ডিপোজিশন চেম্বারে কোষের স্থানান্তর বৈশিষ্ট্য। নির্দিষ্ট ফটোভোল্টাইক বিদ্যুৎ উৎপাদনের চাহিদা মেটাতে প্রতিটি বিষয়ই অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে।
