ಸೌರ ಕೋಶಗಳು ನಿಜವಾಗಿಯೂ ಸೂರ್ಯನಿಗೆ ನಿರೋಧಕವೇ?

ಸೌರ ಕೋಶಗಳು ಯಾಂತ್ರಿಕವಲ್ಲದ ಸಾಧನಗಳಾಗಿದ್ದು, ಅವು ಅರೆವಾಹಕಗಳನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಸೂರ್ಯನ ಬೆಳಕನ್ನು ದ್ಯುತಿವಿದ್ಯುಜ್ಜನಕ ಪರಿಣಾಮದ ಮೂಲಕ ನೇರವಾಗಿ ವಿದ್ಯುತ್ ಆಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸುತ್ತವೆ. ಅಂತರ್ಬೋಧೆಯಿಂದ, ಜನರು ತೀವ್ರವಾದ ಸೂರ್ಯನ ಬೆಳಕಿನಲ್ಲಿ ಸೌರ ಕೋಶಗಳು ಅಭಿವೃದ್ಧಿ ಹೊಂದುತ್ತವೆ ಎಂದು ಭಾವಿಸಬಹುದು, ಆದರೆ ಅದು ನಿಜವಾಗಿಯೂ ನಿಜವೇ?

ಮಾನವಕುಲವು ದೀರ್ಘಕಾಲದಿಂದ ಸೌರಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡಿದ್ದು, ಅದನ್ನು ಪರಿವರ್ತಿಸಲು ಮೂರು ಪ್ರಮುಖ ಮಾರ್ಗಗಳಿವೆ: ದ್ಯುತಿವಿದ್ಯುಜ್ಜನಕ ಪರಿವರ್ತನೆ, ದ್ಯುತಿಉಷ್ಣ ಪರಿವರ್ತನೆ ಮತ್ತು ದ್ಯುತಿರಾಸಾಯನಿಕ ಪರಿವರ್ತನೆ. ಸೂರ್ಯನ ಬೆಳಕನ್ನು ವಿದ್ಯುತ್ ಆಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸುವ ದ್ಯುತಿವಿದ್ಯುಜ್ಜನಕ (PV) ವಿದ್ಯುತ್ ಉತ್ಪಾದನೆಯು ಸೌರಶಕ್ತಿಯ ಅತ್ಯಂತ ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ ಬಳಕೆಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದಾಗಿದೆ.

ದ್ಯುತಿವಿದ್ಯುಜ್ಜನಕ ಪರಿಣಾಮವನ್ನು ಮೊದಲು 1839 ರಲ್ಲಿ ಫ್ರೆಂಚ್ ವಿಜ್ಞಾನಿ ಎಡ್ಮಂಡ್ ಬೆಕ್ವೆರೆಲ್ ಗಮನಿಸಿದರು, ಮತ್ತು ಇದು ಬೆಳಕು ಅರೆವಾಹಕವನ್ನು ಹೊಡೆದಾಗ ವಿದ್ಯುತ್ ವಿಭವದ ಉತ್ಪಾದನೆಯನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ. ನಂತರ, ಐನ್‌ಸ್ಟೈನ್ ಈ ಪರಿಣಾಮವನ್ನು ಬೆಳಕಿನ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಸಿದ್ಧಾಂತವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ವಿವರಿಸಿದರು, ಇದು ಅವರಿಗೆ 1921 ರ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರದಲ್ಲಿ ನೊಬೆಲ್ ಪ್ರಶಸ್ತಿಯನ್ನು ಗೆದ್ದುಕೊಟ್ಟಿತು.

ಬೆಳಕು ಒಂದೇ ವಾಹಕವನ್ನು ಹೊಡೆದಾಗ ಸಂಭವಿಸುವ ದ್ಯುತಿವಿದ್ಯುತ್ ಪರಿಣಾಮಕ್ಕಿಂತ ಭಿನ್ನವಾಗಿ, ದ್ಯುತಿವಿದ್ಯುಜ್ಜನಕ ಪರಿಣಾಮವು ಎರಡು ಅರೆವಾಹಕ ಫಲಕಗಳ ನಡುವಿನ ಗಡಿಯಲ್ಲಿ ಸಂಭವಿಸುತ್ತದೆ. ತಂತಿಯಿಂದ ಸಂಪರ್ಕಿಸಿದಾಗ, ಈ ಗಡಿಯು ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರವನ್ನು ಸೃಷ್ಟಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ಪ್ರವಾಹವನ್ನು ಹರಿಯುವಂತೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ.

ಹಾಗಾದರೆ, ಸೌರ ಕೋಶಗಳು ಸೂರ್ಯನ ಬೆಳಕನ್ನು ವಿದ್ಯುತ್ ಆಗಿ ಹೇಗೆ ಪರಿವರ್ತಿಸುತ್ತವೆ? ಸೂರ್ಯನ ಬೆಳಕು ವಿದ್ಯುತ್ಕಾಂತೀಯ ವಿಕಿರಣದ ವಿಶಾಲ ವರ್ಣಪಟಲವಾಗಿದೆ. ಅದು ಸೌರ ಕೋಶವನ್ನು ಹೊಡೆದಾಗ, ವಿಕಿರಣವನ್ನು ಪ್ರತಿಫಲಿಸಬಹುದು, ಹೀರಿಕೊಳ್ಳಬಹುದು ಅಥವಾ ಹಾದುಹೋಗಬಹುದು. ಹೀರಿಕೊಳ್ಳಲ್ಪಟ್ಟ ವಿಕಿರಣವನ್ನು ಮಾತ್ರ ವಿದ್ಯುತ್ ಶಕ್ತಿಯನ್ನಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ.

ಸಿಲಿಕಾನ್ ಆಧಾರಿತ ಅರೆವಾಹಕಗಳಿಗೆ, ಅದರ ಪರಮಾಣುವಿನಿಂದ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಅನ್ನು ಸಡಿಲಗೊಳಿಸಲು 1.11 ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ವೋಲ್ಟ್‌ಗಳ (eV) ಶಕ್ತಿಯ ಅಗತ್ಯವಿದೆ. ಈ ಮಿತಿಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಫೋಟಾನ್‌ಗಳು ಮಾತ್ರ ವಿದ್ಯುತ್ ಉತ್ಪಾದಿಸಬಹುದು. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಕ್ತಿಯ ಫೋಟಾನ್‌ಗಳಿಂದ ಹೆಚ್ಚುವರಿ ಶಕ್ತಿಯು ಶಾಖದ ರೂಪದಲ್ಲಿ ಕಳೆದುಹೋಗುತ್ತದೆ, ಇದು ಸೌರ ಫಲಕದ ತಾಪನಕ್ಕೆ ಕೊಡುಗೆ ನೀಡುತ್ತದೆ, ಇದು ಸುತ್ತುವರಿದ ಗಾಳಿಗಿಂತ ಅದರ ತಾಪಮಾನವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ.

ಜನಪ್ರಿಯ ನಂಬಿಕೆಗೆ ವಿರುದ್ಧವಾಗಿ, ಸಿಲಿಕಾನ್ ಆಧಾರಿತ ಸೌರ ಕೋಶಗಳು ವಾಸ್ತವವಾಗಿ ತಂಪಾದ ಪರಿಸರವನ್ನು ಬಯಸುತ್ತವೆ, ಆದರೂ ಅವುಗಳಿಗೆ ಇನ್ನೂ ಸೂರ್ಯನ ಬೆಳಕು ಬೇಕಾಗುತ್ತದೆ. ತಾಪಮಾನ ಹೆಚ್ಚಾದಂತೆ, ಸೌರ ಫಲಕಗಳು ಅದೇ ಪ್ರಮಾಣದ ಸೂರ್ಯನ ಬೆಳಕನ್ನು ಪಡೆದರೂ ಕಡಿಮೆ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತವೆ.

ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನವು ಮುಖ್ಯವಾಗಿ ಓಪನ್-ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಅನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ (ವಿದ್ಯುತ್ ಪ್ರವಾಹ ಹರಿಯದಿದ್ದಾಗ ವೋಲ್ಟೇಜ್), ಆದಾಗ್ಯೂ ಶಾರ್ಟ್-ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ ಕರೆಂಟ್ (ಕೋಶವು ಶಾರ್ಟ್-ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ ಆದಾಗ ವಿದ್ಯುತ್) ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಸ್ಥಿರವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಇದರರ್ಥ ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನವು ಕಡಿಮೆ ದಕ್ಷತೆ ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆ ಔಟ್‌ಪುಟ್ ಪವರ್‌ಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ.

ಸೌರ ಕೋಶಗಳನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ 25°C (77°F) ಪ್ರಮಾಣಿತ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಪರೀಕ್ಷಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಫಲಕದ ಉಷ್ಣತೆಯು 60°C (140°F) ಅಥವಾ ಅದಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನದನ್ನು ತಲುಪಿದಾಗ, ಅದರ ವಿದ್ಯುತ್ ಉತ್ಪಾದನೆಯು ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ. ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿನ ಪ್ರತಿ ಡಿಗ್ರಿ ಹೆಚ್ಚಳಕ್ಕೆ, ಶಾರ್ಟ್-ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ ಕರೆಂಟ್ ಕೇವಲ 0.04% ರಷ್ಟು ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ಓಪನ್-ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ 0.4% ರಷ್ಟು ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ.

ಬೇಸಿಗೆಯಲ್ಲಿ ದಕ್ಷತೆ ಕಡಿಮೆಯಾದರೂ, ಈ ಋತುವಿನಲ್ಲಿ ಹೇರಳವಾದ ಸೂರ್ಯನ ಬೆಳಕು ಇತರ ಋತುಗಳಿಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ ಒಟ್ಟಾರೆ ಶಕ್ತಿಯ ಉತ್ಪಾದನೆಯಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚಳಕ್ಕೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ.