सौर्य कोषहरू गैर-यांत्रिक उपकरणहरू हुन् जसले फोटोभोल्टिक प्रभाव मार्फत सूर्यको प्रकाशलाई प्रत्यक्ष रूपमा बिजुलीमा रूपान्तरण गर्न अर्धचालकहरू प्रयोग गर्छन्। सहज रूपमा, मानिसहरूले सोच्न सक्छन् कि सौर्य कोषहरू तीव्र सूर्यको प्रकाशमा फस्टाउँछन्, तर के यो साँच्चै मामला हो?
मानवजातिले लामो समयदेखि सौर्य ऊर्जाको प्रयोग गर्दै आएको छ, जसलाई रूपान्तरण गर्ने तीन मुख्य तरिकाहरू छन्: फोटोभोल्टिक रूपान्तरण, फोटोथर्मल रूपान्तरण, र फोटोकेमिकल रूपान्तरण। फोटोभोल्टिक (PV) विद्युत उत्पादन, जसले सूर्यको प्रकाशलाई बिजुलीमा रूपान्तरण गर्दछ, सौर्य ऊर्जाको सबैभन्दा कुशल प्रयोगहरू मध्ये एक हो।
फोटोभोल्टिक प्रभाव पहिलो पटक १८३९ मा फ्रान्सेली वैज्ञानिक एडमन्ड बेकरेलले अवलोकन गरेका थिए, र यसले प्रकाश अर्धचालकमा ठोक्किँदा विद्युतीय क्षमताको उत्पादनलाई जनाउँछ। पछि, आइन्स्टाइनले प्रकाशको क्वान्टम सिद्धान्त प्रयोग गरेर यो प्रभावको व्याख्या गरे, जसले उनलाई १९२१ मा भौतिकशास्त्रमा नोबेल पुरस्कार जिताएको थियो।
प्रकाशले एउटै कन्डक्टरलाई ठोक्किँदा हुने फोटोइलेक्ट्रिक प्रभावको विपरीत, फोटोभोल्टिक प्रभाव दुई अर्धचालक प्लेटहरू बीचको सीमामा हुन्छ। तारद्वारा जोडिएपछि, यो सीमाले विद्युतीय क्षेत्र सिर्जना गर्छ, जसले गर्दा विद्युतीय प्रवाह हुन सक्छ।
त्यसो भए, सौर्य कोषहरूले सूर्यको प्रकाशलाई बिजुलीमा कसरी परिणत गर्छन्? सूर्यको प्रकाश विद्युत चुम्बकीय विकिरणको एक विस्तृत स्पेक्ट्रम हो। जब यो सौर्य कोषमा ठोक्किन्छ, विकिरण परावर्तित हुन, अवशोषित हुन वा पारित हुन सक्छ। अवशोषित विकिरण मात्र विद्युत ऊर्जामा परिणत हुन्छ।
सिलिकन-आधारित अर्धचालकहरूको लागि, इलेक्ट्रोनलाई यसको परमाणुबाट छुटाउन १.११ इलेक्ट्रोन भोल्ट (eV) को ऊर्जा आवश्यक पर्दछ। यो सीमा भन्दा बढी ऊर्जा भएका फोटनहरूले मात्र बिजुली उत्पादन गर्न सक्छन्। यद्यपि, उच्च-ऊर्जा फोटनहरूबाट अतिरिक्त ऊर्जा तापको रूपमा हराउँछ, जसले सौर्य प्यानलको तापमा योगदान पुर्याउँछ, जसले यसको तापक्रम परिवेशको हावाभन्दा माथि बढाउन सक्छ।
लोकप्रिय विश्वासको विपरीत, सिलिकन-आधारित सौर्य कोषहरूले वास्तवमा चिसो वातावरण मन पराउँछन्, यद्यपि तिनीहरूलाई अझै पनि सूर्यको प्रकाश चाहिन्छ। तापक्रम बढ्दै जाँदा, सौर्य प्यानलहरूले उस्तै मात्रामा सूर्यको प्रकाश प्राप्त गरे तापनि कम ऊर्जा उत्पादन गर्छन्।
उच्च तापक्रमले मुख्यतया ओपन-सर्किट भोल्टेज (कुनै पनि करेन्ट नबग्दाको भोल्टेज) घटाउँछ, यद्यपि सर्ट-सर्किट करेन्ट (सेल सर्ट-सर्किट हुँदाको करेन्ट) अपेक्षाकृत स्थिर रहन्छ। यसको अर्थ उच्च तापक्रमले कम दक्षता र कम आउटपुट पावर निम्त्याउँछ।
सौर्य कोषहरू सामान्यतया २५°C (७७°F) को मानक तापक्रममा परीक्षण गरिन्छ। जब प्यानलको तापक्रम ६०°C (१४०°F) वा सोभन्दा माथि पुग्छ, यसको पावर आउटपुट उल्लेखनीय रूपमा घट्छ। तापक्रममा प्रत्येक डिग्री वृद्धिको लागि, सर्ट-सर्किट करेन्ट केवल ०.०४% ले बढ्छ, जबकि ओपन-सर्किट भोल्टेज ०.४% ले घट्छ।
गर्मीमा दक्षता घटे पनि, यस मौसममा सूर्यको प्रकाशको प्रशस्तताले अन्य मौसमहरूको तुलनामा समग्र ऊर्जा उत्पादनमा उच्च परिणाम दिन्छ।
सौर्य प्यानलहरूलाई कसरी चिसो पार्ने
अन्य इलेक्ट्रोनिक उपकरणहरू जस्तै, सौर्य प्यानलहरूले चिसो तापक्रममा राम्रो प्रदर्शन गर्छन्। तिनीहरू शक्तिको लागि तापको सट्टा सूर्यको प्रकाशमा भर पर्ने भएकाले, तिनीहरू उज्यालो तर चिसो अवस्थामा राम्रोसँग काम गर्छन्।
गर्मीको समयमा सौर्य प्यानलहरूलाई चिसो पार्न, के हामीले छायाँ राख्नु पर्छ? अवश्य पनि होइन! सूर्यको प्रकाश रोक्नुले सौर्य प्यानलको उद्देश्यलाई अस्वीकार गर्नेछ। सनस्क्रिन लगाउने बारेमा के गर्ने? होइन, भौतिक अवरोधहरू लागू गर्नाले प्रकाश अवशोषण कम हुनेछ, र रासायनिक विधिहरूले तापक्रम कम गर्न मद्दत गर्दैन।
छाना सौर्य प्यानलहरूको लागि, प्राकृतिक भेन्टिलेसन तिनीहरूलाई चिसो पार्ने एक प्रभावकारी र किफायती तरिका हो। प्यानलहरू र छानाको बीचमा खाली ठाउँ राखेर स्थापना गर्नाले हावा परिसंचरण गर्न र प्यानलहरूलाई चिसो पार्न अनुमति दिन्छ। यद्यपि, हावा प्रवाह कायम राख्न र अत्यधिक तातो हुनबाट रोक्नको लागि पातहरू र फोहोरहरूलाई खाली ठाउँबाट बाहिर राख्नु महत्त्वपूर्ण छ।
अनुसन्धानकर्ताहरूले सौर्य प्यानलको दक्षता सुधार गर्न विभिन्न शीतलन विधिहरूको पनि अध्ययन गरेका छन्। प्राकृतिक भेन्टिलेसनको अतिरिक्त, जबरजस्ती हावा शीतलन र फोटोभोल्टिक-थर्मल शीतलन (PVT) को अन्वेषण गरिएको छ, जसले प्यानलको तापक्रम घटाउने र ऊर्जा उत्पादन बढाउने बारेमा बहुमूल्य अन्तर्दृष्टि प्रदान गर्दछ।
स्वच्छ ऊर्जाका दूतहरू, सौर्य कोषहरू हाम्रो जीवनमा एकीकृत हुँदै जाँदा, तिनीहरूले कम-कार्बन, वातावरणमैत्री समाधानहरूको नयाँ लहर ल्याउँछन्।
