പ്രഭാത സൂര്യൻ മുതൽ ഇൻഡോർ എൽഇഡി ലൈറ്റ് വരെ: പ്രകാശ തീവ്രത ഫോട്ടോവോൾട്ടെയ്ക് സെല്ലുകളിൽ നിന്ന് ഹരിത ഊർജ്ജത്തെ എങ്ങനെ പ്രചോദിപ്പിക്കുന്നുവെന്ന് കണ്ടെത്തുന്നു.

പുനരുപയോഗിക്കാവുന്ന ഊർജ്ജത്തിന്റെ പ്രചാരത്തോടെ, സൗരോർജ്ജ സെല്ലുകൾ ക്രമേണ ഹരിത ഊർജ്ജത്തിന്റെ ഏറ്റവും പ്രധാനപ്പെട്ട സ്രോതസ്സുകളിൽ ഒന്നായി മാറിയിരിക്കുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, സോളാർ സെല്ലുകളുടെ വൈദ്യുതി ഉൽപാദന കാര്യക്ഷമതയും വൈദ്യുതി ഉൽപാദനവും വിവിധ ഘടകങ്ങളാൽ സ്വാധീനിക്കപ്പെടുന്നുണ്ടെന്ന് പലർക്കും അറിയില്ലായിരിക്കാം, അവയിൽ ഏറ്റവും പ്രധാനപ്പെട്ടത് പ്രകാശ സാഹചര്യങ്ങളാണ്. അപ്പോൾ, പ്രകാശ സാഹചര്യങ്ങൾ സോളാർ സെല്ലുകൾ ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്ന വൈദ്യുതിയെ എങ്ങനെ ബാധിക്കുന്നു? ഇന്ന്, നമ്മൾ ഈ വിഷയം ജനപ്രിയമാക്കും.

1. പ്രകാശ തീവ്രതയും വൈദ്യുതി ഉൽപാദനവും
ലളിതമായി പറഞ്ഞാൽ, പ്രകാശ തീവ്രത എന്നത് ഒരു യൂണിറ്റ് ഏരിയയിലെ സൂര്യപ്രകാശത്തിന്റെ വികിരണ ശക്തിയാണ്. സോളാർ സെല്ലുകൾക്ക്, പ്രകാശ തീവ്രത കൂടുന്തോറും, സോളാർ സെല്ലിന് കൂടുതൽ ഊർജ്ജം ലഭിക്കുന്തോറും, അതിന്റെ ഔട്ട്പുട്ട് പവർ വർദ്ധിക്കും. അതിനാൽ, ശക്തമായ സൂര്യപ്രകാശമുള്ള ദിവസങ്ങളിൽ, സോളാർ സെല്ലുകൾ ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്ന വൈദ്യുതി സാധാരണയായി കൂടുതലായിരിക്കും.
ഒരു ഫോട്ടോവോൾട്ടെയ്ക് സെല്ലിന്റെ വൈദ്യുതി ഉൽപ്പാദന ശേഷി സാധാരണയായി സ്റ്റാൻഡേർഡ് ടെസ്റ്റ് സാഹചര്യങ്ങളിൽ അളക്കുന്നത് 1000 W/m² പ്രകാശ തീവ്രതയിലാണ്, ഇത് ലബോറട്ടറികളിൽ സണ്ണി പകൽ വെളിച്ചത്തെ അനുകരിക്കാൻ ഉപയോഗിക്കുന്ന സ്റ്റാൻഡേർഡ് മൂല്യമാണ്. പ്രകാശ തീവ്രത വർദ്ധിക്കുമ്പോൾ, സോളാർ സെല്ലിലെ ഫോട്ടോവോൾട്ടെയ്ക് കറന്റ് വർദ്ധിക്കുന്നു, ഇത് ഔട്ട്പുട്ട് പവർ വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു; നേരെമറിച്ച്, പ്രകാശ തീവ്രത കുറയുകയാണെങ്കിൽ, ഉദാഹരണത്തിന് മേഘാവൃതമായ ദിവസങ്ങളിലോ സൂര്യാസ്തമയ സമയങ്ങളിലോ, സെൽ ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്ന വൈദ്യുതി ഗണ്യമായി കുറയുന്നു.
പകൽ സമയത്ത് പ്രകാശ തീവ്രത വ്യത്യാസപ്പെടുന്നു. അതിരാവിലെ മുതൽ സൂര്യൻ ക്രമേണ ഉദിക്കുന്നു, പ്രകാശ തീവ്രതയും ക്രമേണ വർദ്ധിക്കുന്നു; ഉച്ചയോടെ, പ്രകാശ തീവ്രത അതിന്റെ ഏറ്റവും ഉയർന്ന മൂല്യത്തിലെത്തുന്നു; ഉച്ചകഴിഞ്ഞ്, സൂര്യൻ ക്രമേണ പടിഞ്ഞാറോട്ട് അസ്തമിക്കുമ്പോൾ, പ്രകാശ തീവ്രത ക്രമേണ കുറയുകയും സൂര്യാസ്തമയം പൂർണ്ണമായും അപ്രത്യക്ഷമാകുകയും ചെയ്യുന്നു. സൂര്യപ്രകാശ തീവ്രതയിലെ ഈ മാറ്റം ഒരു ദിവസത്തിലെ സോളാർ സെല്ലിന്റെ വൈദ്യുതി ഉൽപാദനത്തെ നേരിട്ട് ബാധിക്കുന്നു.

2. ലൈറ്റ് ആംഗിളും വൈദ്യുതി ഉൽപ്പാദന കാര്യക്ഷമതയും
സൗരോർജ്ജ സെല്ലുകളുടെ ഊർജ്ജോൽപ്പാദനത്തിലും പ്രകാശത്തിന്റെ കോൺ വലിയ സ്വാധീനം ചെലുത്തും. സൗരോർജ്ജ സെല്ലിന്റെ ഉപരിതലത്തിൽ ലംബമായി സൂര്യപ്രകാശം പതിക്കുമ്പോൾ, ഫോട്ടോവോൾട്ടെയ്ക് സെല്ലിന് ഏറ്റവും കൂടുതൽ പ്രകാശോർജം ആഗിരണം ചെയ്യാൻ കഴിയും, അതുവഴി ഏറ്റവും ഉയർന്ന ഊർജ്ജോൽപ്പാദനവും; സൂര്യപ്രകാശം ചരിഞ്ഞിരിക്കുമ്പോൾ, പ്രകാശത്തിന്റെ ഒരു ഭാഗം പ്രതിഫലിക്കും, ബാറ്ററി ആഗിരണം ചെയ്യുന്ന പ്രകാശോർജം കുറയുന്നു, അതിനനുസരിച്ച് വൈദ്യുതി ഉൽപ്പാദനവും കുറയുന്നു.
സെല്ലുകളുടെ വൈദ്യുതി ഉൽപ്പാദന കാര്യക്ഷമത പരമാവധിയാക്കുന്നതിനായി, പല സോളാർ സിസ്റ്റങ്ങളിലും സൂര്യന്റെ സ്ഥാനത്തിനനുസരിച്ച് പിവി സെല്ലുകളുടെ കോൺ യാന്ത്രികമായി ക്രമീകരിക്കുന്ന സൂര്യ ട്രാക്കിംഗ് ഉപകരണങ്ങൾ സജ്ജീകരിച്ചിരിക്കുന്നു, ഇത് ഒപ്റ്റിമൽ ഇൻസിഡൻസ് ആംഗിൾ നിലനിർത്തുന്നു. പിവി സെല്ലുകളുടെ മൊത്തത്തിലുള്ള വൈദ്യുതി ഉൽപ്പാദനം വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിൽ ഈ സാങ്കേതികവിദ്യ ഫലപ്രദമാണ്.

3. വൈദ്യുതി ഉൽപാദനത്തിൽ പ്രകാശ ദൈർഘ്യത്തിന്റെ സ്വാധീനം
സോളാർ സെല്ലുകളുടെ വൈദ്യുതി ഉൽപാദനത്തെ ബാധിക്കുന്ന ഒരു പ്രധാന ഘടകമാണ് പ്രകാശ ദൈർഘ്യം. ഒരു ദിവസത്തിലെ പ്രകാശ സമയം കൂടുന്തോറും ഒരു സോളാർ സെല്ലിന് കൂടുതൽ വൈദ്യുതി ഉത്പാദിപ്പിക്കാൻ കഴിയും. അതുകൊണ്ടാണ് ഉയർന്ന അക്ഷാംശങ്ങളിൽ, ശൈത്യകാലത്ത് കുറഞ്ഞ പ്രകാശ സമയം കാരണം സോളാർ സെല്ലുകൾ താരതമ്യേന കുറഞ്ഞ വൈദ്യുതി ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നത്, അതേസമയം ദീർഘമായ പ്രകാശ സമയം ഉള്ള പ്രദേശങ്ങളിൽ, വർഷം മുഴുവനും ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്ന വൈദ്യുതിയുടെ അളവ് കൂടുതലാണ്.
ഇതിനുപുറമെ, ഋതുഭേദങ്ങളിലെ മാറ്റങ്ങളും പ്രകാശ സമയത്തെ ബാധിക്കുന്നു. ഉദാഹരണത്തിന്, വേനൽക്കാലത്ത്, പകൽ സമയം കൂടുതലാകുമ്പോൾ, സോളാർ സെല്ലുകൾക്ക് കൂടുതൽ സമയം വൈദ്യുതി ഉത്പാദിപ്പിക്കാൻ കഴിയും; അതേസമയം, പകൽ സമയം കുറവാകുമ്പോൾ, ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്ന സമയവും ആകെ വൈദ്യുതിയുടെ അളവും സ്വാഭാവികമായും കുറയും.

4. കാലാവസ്ഥാ സാഹചര്യങ്ങളും ഫോട്ടോവോൾട്ടെയ്ക് പ്രകടനവും
കാലാവസ്ഥാ സാഹചര്യങ്ങളും സോളാർ സെല്ലുകൾ ഉൽ‌പാദിപ്പിക്കുന്ന വൈദ്യുതിയെ സാരമായി ബാധിക്കും. മേഘാവൃതവും മൂടൽമഞ്ഞുള്ളതുമായ സാഹചര്യങ്ങളിൽ, മേഘങ്ങളോ സസ്പെൻഡ് ചെയ്ത കണികകളോ സൂര്യരശ്മികളെ തടയുന്നു, ഇത് പിവി സെല്ലിന് ലഭിക്കുന്ന പ്രകാശ ഊർജ്ജത്തിന്റെ അളവിൽ കുറവുണ്ടാക്കുന്നു, ഇത് ഉൽ‌പാദിപ്പിക്കുന്ന വൈദ്യുതി ഗണ്യമായി കുറയ്ക്കും. കൂടാതെ, മഴയും മഞ്ഞും പിവി പാനലുകളുടെ പ്രകാശ ആഗിരണം കുറയ്ക്കുകയും കോശങ്ങളുടെ വൈദ്യുതി ഉൽ‌പാദന പ്രകടനം കുറയ്ക്കുകയും ചെയ്യും.
രസകരമെന്നു പറയട്ടെ, പിവി സെല്ലുകളുടെ പ്രകടനം സൂര്യപ്രകാശത്തിന്റെ ശക്തിയെ മാത്രമല്ല ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നത്, ചിലപ്പോൾ വളരെ ശക്തമായ സൂര്യപ്രകാശം നല്ല കാര്യമല്ലായിരിക്കാം. ഉദാഹരണത്തിന്, ഉയർന്ന താപനില സാഹചര്യങ്ങളിൽ സോളാർ സെല്ലുകളുടെ വൈദ്യുതി ഉൽപാദന കാര്യക്ഷമത കുറയുന്നു, കാരണം താപനില വർദ്ധിക്കുന്നത് സെല്ലിനുള്ളിലെ പ്രതിരോധം വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു, ഇത് കുറഞ്ഞ വൈദ്യുതി ഉൽപാദനത്തിലേക്ക് നയിക്കുന്നു. അതുകൊണ്ടാണ്, ചില പ്രദേശങ്ങളിൽ, ആളുകൾ തണുപ്പിക്കൽ സംവിധാനങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ച് വൈദ്യുതി ഉൽപാദന കാര്യക്ഷമത വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിലൂടെ പിവി മൊഡ്യൂളുകൾ തണുപ്പിച്ച് സൂക്ഷിക്കുന്നത്.

5. സ്പെക്ട്രൽ ഘടനയുടെ പ്രഭാവം
സൂര്യപ്രകാശത്തിൽ വ്യത്യസ്ത തരംഗദൈർഘ്യമുള്ള ഫോട്ടോണുകൾ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു, അവയെ സ്പെക്ട്രം എന്ന് വിളിക്കുന്നു. സോളാർ സെല്ലുകൾ വ്യത്യസ്ത തരംഗദൈർഘ്യമുള്ള പ്രകാശത്തെ വ്യത്യസ്തമായി ആഗിരണം ചെയ്യുന്നു, കൂടാതെ സ്പെക്ട്രൽ ഘടനയിലെ വ്യതിയാനങ്ങളും സോളാർ സെല്ലുകൾ ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്ന വൈദ്യുതിയെ സ്വാധീനിക്കും. പൊതുവേ, പിവി സെല്ലുകൾക്ക് ദൃശ്യപ്രകാശത്തിന് ഏറ്റവും ഉയർന്ന ആഗിരണം കാര്യക്ഷമതയും അൾട്രാവയലറ്റ്, ഇൻഫ്രാറെഡ് പ്രകാശത്തിന് താരതമ്യേന കുറഞ്ഞ ആഗിരണം കാര്യക്ഷമതയുമുണ്ട്. അതിനാൽ, സ്പെക്ട്രത്തിൽ കൂടുതൽ ദൃശ്യപ്രകാശ ഘടകം ഉള്ളപ്പോൾ പിവി സെല്ലുകളുടെ വൈദ്യുതി ഉൽപാദന പ്രകടനം മികച്ചതായിരിക്കും.
ആകാശം മേഘാവൃതമായിരിക്കുമ്പോൾ, അല്ലെങ്കിൽ അതിരാവിലെയും വൈകുന്നേരവും, സൂര്യപ്രകാശത്തിന്റെ സ്പെക്ട്രത്തിൽ മാറ്റം വരുന്നു, ദൃശ്യ ഘടകത്തിൽ കുറവും ഇൻഫ്രാറെഡ് ഘടകത്തിൽ വർദ്ധനവും ഉണ്ടാകുന്നു, കൂടാതെ ഈ സാഹചര്യത്തിലും പിവി സെല്ലിന്റെ വൈദ്യുതി ഉൽപാദന കാര്യക്ഷമത കുറയുന്നു. ഫോട്ടോവോൾട്ടെയ്ക് സെല്ലുകളുടെ സ്പെക്ട്രൽ പ്രതികരണം മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിനായി, ലബോറട്ടറി സാഹചര്യങ്ങളിൽ മികച്ച പ്രകാശം ആഗിരണം ചെയ്യുന്ന ഗുണങ്ങൾ കാണിച്ച ചാൽകോജെനൈഡുകൾ പോലുള്ള സൂര്യന്റെ സ്പെക്ട്രത്തിന്റെ വിശാലമായ ശ്രേണി ആഗിരണം ചെയ്യാൻ കഴിവുള്ള വസ്തുക്കളുടെ വികസനത്തിനായി ചില ഗവേഷണങ്ങൾ നീക്കിവച്ചിട്ടുണ്ട്.

6. AM 1.5 G ടെസ്റ്റ് സ്റ്റാൻഡേർഡ്
ഫോട്ടോവോൾട്ടെയ്ക് സെല്ലുകളുടെ പരിശോധനയിൽ, സ്റ്റാൻഡേർഡ് സ്പെക്ട്രൽ അവസ്ഥയായി AM 1.5 G ഉപയോഗിക്കുന്നത് സാധാരണമാണ്. AM എന്നാൽ വായു മാസ് എന്നാണ്, AM 1.5 എന്നാൽ അന്തരീക്ഷത്തിലൂടെ സൂര്യരശ്മികളുടെ പാത അന്തരീക്ഷത്തിലൂടെയുള്ള സൂര്യന്റെ നേരിട്ടുള്ള ലംബ പാതയേക്കാൾ ഒന്നര മടങ്ങ് കൂടുതലാണ് എന്നാണ്. AM 1.5 G ലോകമെമ്പാടും വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്ന ഒരു മാനദണ്ഡമാണ്, കൂടാതെ തെളിഞ്ഞ ദിവസത്തിൽ അന്തരീക്ഷത്തിലൂടെയും ഭൂമിയുടെ ഉപരിതലത്തിലൂടെയും കടന്നുപോകുന്ന സൂര്യരശ്മികളുടെ സ്പെക്ട്രൽ അവസ്ഥയെ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു, ഇത് ഏകദേശം 1000 W/m² പ്രകാശ തീവ്രതയ്ക്ക് തുല്യമാണ്. AM 1.5 G ആഗോളതലത്തിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന ഒരു മാനദണ്ഡമാണ്, ഇത് തെളിഞ്ഞ ദിവസത്തിൽ അന്തരീക്ഷത്തിലൂടെയും ഭൂമിയുടെ ഉപരിതലത്തിലേക്കും പ്രകാശം കടന്നുപോകുമ്പോൾ ഉണ്ടാകുന്ന സ്പെക്ട്രൽ അവസ്ഥകളെ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു, കൂടാതെ ഏകദേശം 1000 W/m² പ്രകാശ തീവ്രതയ്ക്കും ഏകദേശം 100,000 Lux പ്രകാശ തീവ്രതയ്ക്കും തുല്യമാണ്.
ദൈനംദിന പരിതസ്ഥിതികളിൽ സോളാർ സെല്ലുകളുടെ പ്രകടനം കൃത്യമായി വിലയിരുത്തുന്നതിന്, ലബോറട്ടറിയിലെ പരീക്ഷണ സാഹചര്യങ്ങൾ യഥാർത്ഥ സാഹചര്യങ്ങളോട് കഴിയുന്നത്ര അടുത്താണെന്ന് AM 1.5 G യുടെ ഉപയോഗം ഉറപ്പാക്കുന്നു.

7. ഇൻഡോർ ലൈറ്റ് മാനദണ്ഡങ്ങളും തീവ്രതയും
ഇൻഡോർ പ്രകാശ തീവ്രതയ്ക്കും ദേശീയ മാനദണ്ഡങ്ങളുണ്ട്. ഉദാഹരണത്തിന്, ചൈനയുടെ പ്രസക്തമായ ദേശീയ മാനദണ്ഡങ്ങൾ അനുസരിച്ച് (ഉദാഹരണത്തിന്, ബിൽഡിംഗ് ലൈറ്റിംഗ് ഡിസൈൻ സ്റ്റാൻഡേർഡ് GB 50033-2013), വ്യത്യസ്ത ആവശ്യങ്ങൾക്കുള്ള ഇൻഡോർ ഇടങ്ങൾക്ക് വ്യത്യസ്ത പ്രകാശ ആവശ്യകതകളുണ്ട്. പൊതുവായി പറഞ്ഞാൽ, ഒരു സാധാരണ ഓഫീസ് പരിതസ്ഥിതിയുടെ ഇല്യൂമിനൻസ് ലെവൽ ഏകദേശം 300-500 ലക്സ് ആയിരിക്കണം, അതേസമയം ഒരു സ്കൂൾ ക്ലാസ് മുറിയുടെ ഇല്യൂമിനൻസ് സ്റ്റാൻഡേർഡ് ഉയർന്നതാണ്, സാധാരണയായി 500 ലക്സിൽ കൂടുതലാണ്.
ഒരു ചതുരശ്ര മീറ്ററിന് ഇൻഡോർ പ്രകാശ തീവ്രതയ്ക്ക്, വൈദ്യുതിയിലേക്ക് പരിവർത്തനം ചെയ്യുമ്പോൾ, ഇത് സാധാരണയായി 5-15 W/m² നും ഇടയിലാണ്, ഇത് യഥാർത്ഥ പ്രകാശ സ്രോതസ്സിന്റെ തരത്തെയും പ്രകാശ കാര്യക്ഷമതയെയും ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു. ഈ പ്രകാശ തീവ്രത പുറത്തെ സൂര്യപ്രകാശത്തിന്റെ നിലവാരത്തേക്കാൾ വളരെ താഴെയാണ്, പക്ഷേ ദൈനംദിന പ്രവർത്തനങ്ങൾക്കും ഇൻഡോർ ലൈറ്റിംഗിനും ഇത് മതിയാകും.

8. പ്രകാശാവസ്ഥകളെ ബാധിക്കുന്ന പാരിസ്ഥിതിക ഘടകങ്ങൾ
മുകളിൽ സൂചിപ്പിച്ച ഘടകങ്ങൾക്ക് പുറമേ, പൊടി, പക്ഷി കാഷ്ഠം, ഇലകൾ തുടങ്ങിയ മാലിന്യങ്ങൾ മൂലമുണ്ടാകുന്ന ഷേഡിംഗ് പിവി സെല്ലുകളുടെ പ്രകാശ സാഹചര്യങ്ങളെ ബാധിക്കുകയും അതുവഴി ഉത്പാദിപ്പിക്കപ്പെടുന്ന വൈദ്യുതി കുറയ്ക്കുകയും ചെയ്യും. ഈ തടസ്സങ്ങൾ സൂര്യപ്രകാശത്തിന്റെ ഒരു ഭാഗം ഫോട്ടോവോൾട്ടെയ്ക് സെല്ലിന്റെ ഉപരിതലത്തിൽ എത്തുന്നത് തടയും, "ഹോട്ട് സ്പോട്ട് ഇഫക്റ്റ്" എന്ന് വിളിക്കപ്പെടുന്നതിന്റെ രൂപീകരണം, അതായത്, തടഞ്ഞ സെല്ലിന്റെ താപനില വർദ്ധിക്കുന്നു, കാര്യക്ഷമത കുറയ്ക്കുക മാത്രമല്ല, സെല്ലിന് കേടുപാടുകൾ വരുത്തുകയും ചെയ്തേക്കാം.
ഇത് തടയുന്നതിന്, ഉപരിതലം വൃത്തിയായി തുടരുന്നതിനും പ്രകാശം പരമാവധി ആഗിരണം ചെയ്യുന്നതിനും പിവി സെല്ലുകൾ പതിവായി വൃത്തിയാക്കേണ്ടതുണ്ട്. ധാരാളം മണലും പൊടിയും ഉള്ളതോ അല്ലെങ്കിൽ പതിവായി പക്ഷികൾ സഞ്ചരിക്കുന്നതോ ആയ പ്രദേശങ്ങളിൽ സ്ഥിതിചെയ്യുന്ന ചില പ്രദേശങ്ങളിൽ, ഒരു സ്വയം വൃത്തിയാക്കൽ കോട്ടിംഗ് സ്ഥാപിക്കുകയോ ഒരു ക്ലീനിംഗ് സിസ്റ്റം സ്ഥാപിക്കുകയോ ചെയ്യുന്നത് കൂടുതൽ ഫലപ്രദമായ പരിഹാരങ്ങളാണ്.