ഒരു മുൻനിര ശുദ്ധ ഊർജ്ജ പരിഹാരമെന്ന നിലയിൽ സൗരോർജ്ജ ഉൽപ്പാദനം വ്യവസായത്തിൽ നിന്ന് ഗണ്യമായ ശ്രദ്ധ നേടിയിട്ടുണ്ട്. നിങ്ങൾക്ക് താൽപ്പര്യമുണ്ടെങ്കിൽ, സോളാർ സെല്ലുകളുടെ ഘടനയും അനുബന്ധ ഫോട്ടോവോൾട്ടെയ്ക് വസ്തുക്കളും നമുക്ക് പരിശോധിക്കാം.
സോളാർ സെല്ലുകൾ എന്നറിയപ്പെടുന്ന സൗരോർജ്ജ ഉത്പാദനം സൂര്യപ്രകാശത്തെ നേരിട്ട് വൈദ്യുതിയാക്കി മാറ്റുന്നു. സോളാർ പാനലുകളിൽ, സൂര്യനിൽ നിന്നുള്ള ഫോട്ടോണുകൾ അർദ്ധചാലക വസ്തുക്കളുടെ ആറ്റോമിക് ബോണ്ടുകളിൽ നിന്ന് ഇലക്ട്രോണുകളെ സ്ഥാനഭ്രംശം വരുത്തുന്നു. ഈ ഇലക്ട്രോണുകൾ ഒരേ ദിശയിലേക്ക് നീങ്ങാൻ നിർബന്ധിതമാകുമ്പോൾ, അവ ഇലക്ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങൾക്ക് പവർ നൽകാനോ ഇലക്ട്രിക്കൽ ഗ്രിഡിലേക്ക് നൽകാനോ കഴിയുന്ന ഒരു വൈദ്യുത പ്രവാഹം സൃഷ്ടിക്കുന്നു.
1839-ൽ ഫ്രഞ്ച് ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞനായ അലക്സാണ്ടർ-എഡ്മണ്ട് ബെക്വറൽ ആദ്യമായി ഫോട്ടോവോൾട്ടെയ്ക് സാങ്കേതികവിദ്യ സിദ്ധാന്തിച്ചതുമുതൽ, സൗരോർജ്ജ ഉൽപ്പാദനം ഗവേഷണത്തിന്റെ ഒരു പ്രധാന വിഷയമാണ്. ഇന്ന്, യുഎസ്, ജപ്പാൻ, യൂറോപ്പ് എന്നിവിടങ്ങളിൽ നിന്നുള്ള പ്രധാന ഗവേഷണ സംഘങ്ങൾ അവരുടെ സൗരോർജ്ജ സംവിധാനങ്ങളുടെ വാണിജ്യവൽക്കരണം ത്വരിതപ്പെടുത്തുന്നതോടെ, ഫോട്ടോവോൾട്ടെയ്ക് വ്യവസായത്തിനുള്ള അന്താരാഷ്ട്ര വിപണി വികസിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുന്നു.
ഫോട്ടോവോൾട്ടെയ്ക് മൊഡ്യൂളുകൾ
ഫോട്ടോവോൾട്ടെയ്ക് സിസ്റ്റങ്ങളിലെ വസ്തുക്കൾ വ്യത്യാസപ്പെട്ടിരിക്കുമെങ്കിലും, എല്ലാ മൊഡ്യൂളുകളിലും മുൻവശത്ത് നിന്ന് പിന്നിലേക്ക് നിരവധി പാളികൾ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു. സൂര്യപ്രകാശം ആദ്യം ഒരു സംരക്ഷിത പാളിയിലൂടെ (സാധാരണയായി ഗ്ലാസ്) കടന്നുപോകുന്നു, തുടർന്ന് സുതാര്യമായ ഒരു കോൺടാക്റ്റ് പാളിയിലൂടെ സെല്ലിലേക്ക് തന്നെ കടന്നുപോകുന്നു. മൊഡ്യൂളിന്റെ മധ്യഭാഗത്ത് അബ്സോർബർ മെറ്റീരിയൽ ഉണ്ട്, ഇത് വൈദ്യുത പ്രവാഹം സൃഷ്ടിക്കുന്നതിന് ഫോട്ടോണുകളെ പിടിച്ചെടുക്കുന്നു. ഉപയോഗിക്കുന്ന അർദ്ധചാലക വസ്തുക്കളുടെ തരം ഫോട്ടോവോൾട്ടെയ്ക് സിസ്റ്റത്തിന്റെ പ്രത്യേക ആവശ്യങ്ങളെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു.
അബ്സോർബർ മെറ്റീരിയലിന് താഴെയായി പിൻ ലോഹ പാളിയുണ്ട്, ഇത് ഇലക്ട്രിക്കൽ സർക്യൂട്ട് പൂർത്തിയാക്കുന്നു. ലോഹ പാളിക്ക് താഴെ ഒരു കോമ്പോസിറ്റ് ഫിലിം പാളിയുണ്ട്, ഇത് മൊഡ്യൂളിനെ വാട്ടർപ്രൂഫ് ചെയ്യുകയും ഇൻസുലേറ്റ് ചെയ്യുകയും ചെയ്യുന്നു. ഫോട്ടോവോൾട്ടെയ്ക് മൊഡ്യൂളുകളിൽ പലപ്പോഴും ഗ്ലാസ്, അലുമിനിയം അലോയ് അല്ലെങ്കിൽ പ്ലാസ്റ്റിക് എന്നിവ ഉപയോഗിച്ച് നിർമ്മിച്ച ഒരു അധിക സംരക്ഷണ ബാക്കിംഗ് പാളി സജ്ജീകരിച്ചിരിക്കുന്നു.
സെമികണ്ടക്ടർ മെറ്റീരിയലുകൾ
ഫോട്ടോവോൾട്ടെയ്ക് സിസ്റ്റങ്ങളിലെ സെമികണ്ടക്ടർ വസ്തുക്കൾ സിലിക്കൺ, പോളിക്രിസ്റ്റലിൻ നേർത്ത ഫിലിമുകൾ അല്ലെങ്കിൽ മോണോക്രിസ്റ്റലിൻ നേർത്ത ഫിലിമുകൾ ആകാം. സിലിക്കൺ വസ്തുക്കളിൽ മോണോക്രിസ്റ്റലിൻ സിലിക്കൺ, പോളിക്രിസ്റ്റലിൻ സിലിക്കൺ, അമോർഫസ് സിലിക്കൺ എന്നിവ ഉൾപ്പെടുന്നു. സാധാരണ ഘടനയുള്ള മോണോക്രിസ്റ്റലിൻ സിലിക്കണിന് പോളിക്രിസ്റ്റലിൻ സിലിക്കണിനേക്കാൾ ഉയർന്ന ഫോട്ടോവോൾട്ടെയ്ക് പരിവർത്തന കാര്യക്ഷമതയുണ്ട്.
അമോർഫസ് സിലിക്കണിൽ, സിലിക്കൺ ആറ്റങ്ങൾ ക്രമരഹിതമായി വിതരണം ചെയ്യപ്പെടുന്നു, ഇത് മോണോക്രിസ്റ്റലിൻ സിലിക്കണിനെ അപേക്ഷിച്ച് കുറഞ്ഞ പരിവർത്തന കാര്യക്ഷമതയ്ക്ക് കാരണമാകുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, അമോർഫസ് സിലിക്കണിന് കൂടുതൽ ഫോട്ടോണുകൾ പിടിച്ചെടുക്കാൻ കഴിയും, കൂടാതെ ജെർമേനിയം അല്ലെങ്കിൽ കാർബൺ പോലുള്ള മൂലകങ്ങളുമായി ഇത് അലോയ് ചെയ്യുന്നത് ഈ ഗുണം വർദ്ധിപ്പിക്കും.
കോപ്പർ ഇൻഡിയം ഡൈസെലനൈഡ് (CIS), കാഡ്മിയം ടെല്ലുറൈഡ് (CdTe), നേർത്ത ഫിലിം സിലിക്കൺ എന്നിവയാണ് സാധാരണയായി ഉപയോഗിക്കുന്ന പോളിക്രിസ്റ്റലിൻ നേർത്ത ഫിലിം വസ്തുക്കൾ. ഗാലിയം ആർസെനൈഡ് (GaAs) പോലുള്ള ഉയർന്ന കാര്യക്ഷമതയുള്ള വസ്തുക്കളിൽ പലപ്പോഴും മോണോക്രിസ്റ്റലിൻ സിലിക്കൺ നേർത്ത ഫിലിമുകൾ ഉൾപ്പെടുന്നു. ക്രിസ്റ്റലിനിറ്റി, ബാൻഡ് വിടവ് വലുപ്പം, ആഗിരണം ചെയ്യാനുള്ള കഴിവുകൾ, പ്രോസസ്സിംഗിന്റെ എളുപ്പം തുടങ്ങിയ സവിശേഷ ഗുണങ്ങളെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയാണ് ഈ വസ്തുക്കൾ നിർദ്ദിഷ്ട ഫോട്ടോവോൾട്ടെയ്ക് ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്കായി തിരഞ്ഞെടുക്കുന്നത്.
അർദ്ധചാലകങ്ങളെ ബാധിക്കുന്ന ബാഹ്യ ഘടകങ്ങൾ
ഒരു ക്രിസ്റ്റൽ ഘടനയിലെ ആറ്റോമിക് ക്രമീകരണം സെമികണ്ടക്ടർ വസ്തുക്കളുടെ ക്രിസ്റ്റലിനിറ്റി നിർണ്ണയിക്കുന്നു, ഇത് സൗരോർജ്ജ സെല്ലുകളുടെ ചാർജ് ഗതാഗതം, വൈദ്യുത സാന്ദ്രത, ഊർജ്ജ പരിവർത്തന കാര്യക്ഷമത എന്നിവയെ നേരിട്ട് ബാധിക്കുന്നു. സെമികണ്ടക്ടർ വസ്തുക്കളുടെ ബാൻഡ് വിടവ് ഇലക്ട്രോണുകളെ ഒരു ബന്ധിത അവസ്ഥയിൽ നിന്ന് ഒരു സ്വതന്ത്ര അവസ്ഥയിലേക്ക് (ചാലകത അനുവദിക്കുന്നു) നീക്കാൻ ആവശ്യമായ ഏറ്റവും കുറഞ്ഞ ഊർജ്ജത്തെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു. സാധാരണയായി ഉദാഹരണത്തിന്, ബാൻഡ് വിടവ്, വാലൻസ് ബാൻഡിനും (കുറഞ്ഞ ഊർജ്ജം) കണ്ടക്ഷൻ ബാൻഡിനും (ഉയർന്ന ഊർജ്ജം) ഇടയിലുള്ള ഊർജ്ജ വ്യത്യാസത്തെ വിവരിക്കുന്നു.
ഒരു പ്രത്യേക തരംഗദൈർഘ്യമുള്ള ഒരു ഫോട്ടോൺ ആഗിരണം ചെയ്യപ്പെടുന്നതിന് മുമ്പ് ഒരു മാധ്യമത്തിലേക്ക് എത്ര ദൂരം തുളച്ചുകയറാൻ കഴിയുമെന്നതിനെയാണ് ആഗിരണം ഗുണകം അളക്കുന്നത്. കോശത്തിന്റെ മെറ്റീരിയലും ആഗിരണം ചെയ്യപ്പെടുന്ന ഫോട്ടോണിന്റെ തരംഗദൈർഘ്യവും അനുസരിച്ചാണ് ഇത് നിർണ്ണയിക്കുന്നത്.
വിവിധ അർദ്ധചാലക വസ്തുക്കളും ഉപകരണങ്ങളും പ്രോസസ്സ് ചെയ്യുന്നതിനുള്ള ചെലവും എളുപ്പവും ഉപയോഗിക്കുന്ന വസ്തുക്കളുടെ തരം, അളവ്, ഉൽപാദന ചക്രങ്ങൾ, ഡിപ്പോസിഷൻ ചേമ്പറിലെ സെല്ലിന്റെ മൈഗ്രേഷൻ സവിശേഷതകൾ എന്നിവയുൾപ്പെടെ നിരവധി ഘടകങ്ങളെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു. നിർദ്ദിഷ്ട ഫോട്ടോവോൾട്ടെയ്ക് ജനറേഷൻ ആവശ്യങ്ങൾ നിറവേറ്റുന്നതിൽ ഓരോ ഘടകവും നിർണായക പങ്ക് വഹിക്കുന്നു.
