नवीकरणीय ऊर्जाको लोकप्रियतासँगै, सौर्य कोषहरू बिस्तारै हरित ऊर्जाको सबैभन्दा महत्त्वपूर्ण स्रोतहरू मध्ये एक बन्न पुगेका छन्। यद्यपि, धेरै मानिसहरूलाई थाहा नहुन सक्छ कि सौर्य कोषहरूको विद्युत उत्पादन दक्षता र विद्युत उत्पादन विभिन्न कारकहरूबाट प्रभावित हुन्छ, जसमध्ये सबैभन्दा महत्त्वपूर्ण प्रकाश अवस्था हो। त्यसोभए, सौर्य कोषहरूद्वारा उत्पन्न हुने शक्तिलाई प्रकाश अवस्थाले कसरी असर गर्छ? आज, हामी यो विषयलाई लोकप्रिय बनाउनेछौं।
१. प्रकाशको तीव्रता र बिजुली उत्पादन
सरल भाषामा भन्नुपर्दा, प्रकाशको तीव्रता भनेको प्रति एकाइ क्षेत्रफलमा सूर्यको प्रकाशको विकिरण शक्ति हो। सौर्य कोषहरूको लागि, प्रकाशको तीव्रता जति उच्च हुन्छ, सौर्य कोषले जति धेरै ऊर्जा प्राप्त गर्छ, त्यसको उत्पादन शक्ति त्यति नै बढी हुन्छ। त्यसकारण, कडा सूर्यको प्रकाश भएका घमाइलो दिनहरूमा, सौर्य कोषहरूद्वारा उत्पन्न हुने शक्ति सामान्यतया बढी हुन्छ।
फोटोभोल्टिक सेलको बिजुली उत्पादन क्षमता सामान्यतया मानक परीक्षण अवस्थाहरूमा १००० W/m² को प्रकाश तीव्रतामा मापन गरिन्छ, जुन प्रयोगशालाहरूमा घमाइलो दिनको प्रकाश अनुकरण गर्न प्रयोग गरिने मानक मान हो। जब प्रकाशको तीव्रता बढ्छ, सौर्य सेलमा फोटोभोल्टिक प्रवाह बढ्छ, जसले गर्दा उत्पादन शक्ति बढ्छ; यसको विपरीत, यदि प्रकाशको तीव्रता घट्यो भने, उदाहरणका लागि बादल लागेको दिनमा वा सूर्यास्तको समयमा, सेलद्वारा उत्पन्न हुने बिजुली उल्लेखनीय रूपमा घट्छ।
दिनभरि प्रकाशको तीव्रता फरक हुन्छ। बिहान सबेरै सुरु हुँदा, सूर्य बिस्तारै उदाउँछ, प्रकाशको तीव्रता पनि बिस्तारै बढ्छ; दिउँसो, प्रकाशको तीव्रता यसको उच्चतम मूल्यमा पुग्छ; दिउँसो, सूर्य बिस्तारै पश्चिममा डुब्दै जाँदा, सूर्यास्त पूर्ण रूपमा गायब नभएसम्म प्रकाशको तीव्रता बिस्तारै कमजोर हुँदै जान्छ। सूर्यको प्रकाशको तीव्रतामा यो परिवर्तनले एक दिनमा सौर्य कोषको ऊर्जा उत्पादनलाई प्रत्यक्ष असर गर्छ।
२. प्रकाश कोण र विद्युत उत्पादन दक्षता
सौर्य कोषहरूको विद्युत उत्पादनमा प्रकाशको कोणले पनि ठूलो प्रभाव पार्नेछ। जब सूर्यको प्रकाश सौर्य कोषको सतहमा ठाडो रूपमा आउँछ, फोटोभोल्टिक सेलले सबैभन्दा धेरै प्रकाश ऊर्जा अवशोषित गर्न सक्छ, र यसरी उच्चतम विद्युत उत्पादन; र जब सूर्यको प्रकाश तिरछा हुन्छ, प्रकाशको केही भाग परावर्तित हुनेछ, ब्याट्रीद्वारा अवशोषित प्रकाश ऊर्जा कम हुनेछ, र विद्युत उत्पादन तदनुसार कम हुनेछ।
कोषहरूको ऊर्जा उत्पादन दक्षतालाई अधिकतम बनाउनको लागि, धेरै सौर्य प्रणालीहरूमा सूर्य ट्र्याकिङ उपकरणहरू छन् जसले सूर्यको स्थिति अनुसार PV कोषहरूको कोणलाई स्वचालित रूपमा समायोजन गर्दछ ताकि घटनाको इष्टतम कोण कायम राखियोस्। यो प्रविधि PV कोषहरूको समग्र ऊर्जा उत्पादन बढाउन प्रभावकारी भएको छ।
३. बिजुली उत्पादनमा प्रकाश अवधिको प्रभाव
सौर्य कक्षहरूको बिजुली उत्पादनलाई असर गर्ने एउटा महत्त्वपूर्ण कारक प्रकाश अवधि पनि हो। दिनमा प्रकाश घण्टा जति लामो हुन्छ, सौर्य कक्षले त्यति नै बढी कुल बिजुली उत्पादन गर्न सक्छ। यही कारणले गर्दा उच्च अक्षांशहरूमा, छोटो जाडो प्रकाश घण्टाको कारणले गर्दा सौर्य कक्षहरूले तुलनात्मक रूपमा कम बिजुली उत्पादन गर्छन्, जबकि लामो प्रकाश घण्टा भएका क्षेत्रहरूमा, वर्षभरि उत्पादन हुने बिजुलीको मात्रा बढी हुन्छ।
यसका साथै, मौसमी परिवर्तनहरूले प्रकाश घण्टालाई पनि असर गर्छ। उदाहरणका लागि, गर्मीमा, जब दिनहरू लामो हुन्छन्, सौर्य सेलहरूले लामो समयसम्म बिजुली उत्पादन गर्न सक्षम हुन्छन्; जबकि जाडोमा, जब दिनहरू छोटो हुन्छन्, उत्पादन हुने समय र कुल बिजुलीको मात्रा स्वाभाविक रूपमा घट्छ।
४. जलवायु अवस्था र फोटोभोल्टिक प्रदर्शन
जलवायु परिस्थितिले पनि सौर्य कोषहरूद्वारा उत्पन्न हुने शक्तिमा उल्लेखनीय प्रभाव पार्न सक्छ। बादल लागेको र धुमिल अवस्थामा, सूर्यको किरणहरू बादल वा निलम्बित कणहरूद्वारा अवरुद्ध हुन्छन्, जसले गर्दा PV कोषले प्राप्त गर्ने प्रकाश ऊर्जाको मात्रामा कमी आउँछ, र उत्पन्न हुने शक्ति उल्लेखनीय रूपमा कम हुनेछ। थप रूपमा, वर्षा र हिउँले PV प्यानलहरूद्वारा प्रकाशको अवशोषणलाई पनि असर गर्न सक्छ, जसले गर्दा कोषहरूको विद्युत उत्पादन कार्यसम्पादन घट्छ।
रोचक कुरा के छ भने, PV कोषहरूको कार्यसम्पादन सूर्यको प्रकाशको शक्तिमा मात्र निर्भर गर्दैन, कहिलेकाहीँ धेरै बलियो सूर्यको प्रकाश राम्रो नहुन सक्छ। उदाहरणका लागि, उच्च तापक्रमको अवस्थामा सौर्य कोषहरूको विद्युत उत्पादन दक्षता घट्ने गर्छ किनभने बढ्दो तापक्रमले कोष भित्रको प्रतिरोध बढाउँछ, जसले गर्दा विद्युत उत्पादन कम हुन्छ। यही कारणले गर्दा, केही क्षेत्रहरूमा, मानिसहरूले आफ्नो विद्युत उत्पादन दक्षता बढाउन शीतलन प्रणालीहरू प्रयोग गरेर आफ्नो PV मोड्युलहरूलाई चिसो राख्छन्।
५. वर्णक्रमीय संरचनाको प्रभाव
सूर्यको प्रकाशमा विभिन्न तरंगदैर्ध्यका फोटनहरू हुन्छन्, जसलाई स्पेक्ट्रम भनिन्छ। सौर्य कोषहरूले प्रकाशको विभिन्न तरंगदैर्ध्यहरू फरक-फरक रूपमा अवशोषित गर्छन्, र वर्णक्रमीय संरचनामा भिन्नताहरूले सौर्य कोषहरूद्वारा उत्पन्न हुने शक्तिमा पनि प्रभाव पार्न सक्छ। सामान्यतया, PV कोषहरूमा दृश्य प्रकाशको लागि उच्चतम अवशोषण दक्षता हुन्छ र पराबैंगनी र इन्फ्रारेड प्रकाशको लागि अपेक्षाकृत कम अवशोषण हुन्छ। त्यसकारण, स्पेक्ट्रममा अधिक दृश्य प्रकाश घटक हुँदा PV कोषहरूको विद्युत उत्पादन प्रदर्शन राम्रो हुन्छ।
जब आकाश बादल लागेको हुन्छ, वा बिहान सबेरै र साँझमा, सूर्यको प्रकाशको स्पेक्ट्रम परिवर्तन हुन्छ, दृश्यात्मक घटकमा कमी र इन्फ्रारेड घटकमा वृद्धि हुन्छ, र यस अवस्थामा पनि PV सेलको विद्युत उत्पादन दक्षता घट्छ। फोटोभोल्टिक कोशिकाहरूको वर्णक्रमीय प्रतिक्रिया सुधार गर्न, केही अनुसन्धानहरू सूर्यको स्पेक्ट्रमको फराकिलो दायरा अवशोषित गर्न सक्षम सामग्रीहरूको विकासमा समर्पित गरिएको छ, जस्तै चाल्कोजेनाइड्स, जसले प्रयोगशाला अवस्थाहरूमा राम्रो प्रकाश-अवशोषित गुणहरू देखाएको छ।
६. बिहान १.५ जी परीक्षण मानक
फोटोभोल्टिक कोषहरूको परीक्षणमा, AM १.५ G लाई मानक वर्णक्रमीय अवस्थाको रूपमा प्रयोग गर्नु सामान्य छ। AM भनेको वायु द्रव्यमान हो, र AM १.५ को अर्थ वायुमण्डलबाट सूर्यको किरणहरूको मार्ग वायुमण्डलबाट सूर्यको प्रत्यक्ष ठाडो मार्ग भन्दा डेढ गुणा लामो हुन्छ। AM १.५ G विश्वव्यापी रूपमा व्यापक रूपमा प्रयोग हुने मानक हो र यसले स्पष्ट दिनमा वायुमण्डलबाट र पृथ्वीको सतहमा सूर्यको किरणहरूको वर्णक्रमीय अवस्थालाई प्रतिनिधित्व गर्दछ, जुन लगभग १००० W/m² को प्रकाश तीव्रतासँग मेल खान्छ। AM १.५ G विश्वव्यापी रूपमा प्रयोग हुने मानक हो जसले स्पष्ट दिनमा वायुमण्डलबाट र पृथ्वीको सतहमा प्रकाश पार गर्दा उत्पादित वर्णक्रमीय अवस्थाहरूलाई प्रतिनिधित्व गर्दछ, र लगभग १००० W/m² को प्रकाश तीव्रता र लगभग १००,००० Lux को प्रकाश तीव्रतासँग मेल खान्छ।
AM १.५ G को प्रयोगले दैनिक वातावरणमा सौर्य कोषहरूको कार्यसम्पादनको सही मूल्याङ्कन गर्न प्रयोगशालामा परीक्षण अवस्थाहरू वास्तविक अवस्थाहरूसँग सकेसम्म नजिक छन् भनी सुनिश्चित गर्दछ।
७. भित्री प्रकाशको मापदण्ड र तीव्रता
भित्री प्रकाशको तीव्रताको लागि राष्ट्रिय मापदण्डहरू पनि छन्। उदाहरणका लागि, चीनको सान्दर्भिक राष्ट्रिय मापदण्डहरू (जस्तै, भवन प्रकाश डिजाइन मानक GB 50033-2013) अनुसार, विभिन्न उद्देश्यका लागि भित्री ठाउँहरूमा फरक-फरक प्रकाश आवश्यकताहरू हुन्छन्। सामान्यतया, सामान्य कार्यालय वातावरणको लागि रोशनी स्तर लगभग 300-500 लक्स हुनुपर्छ, जबकि स्कूलको कक्षाकोठाको लागि रोशनी मानक उच्च हुन्छ, सामान्यतया 500 लक्स भन्दा माथि।
प्रति वर्ग मिटर भित्री प्रकाशको तीव्रताको लागि, जब पावरमा रूपान्तरण गरिन्छ, यो सामान्यतया ५-१५ वाट/वर्ग मीटरको बीचमा हुन्छ, जुन प्रकाश स्रोतको वास्तविक प्रकार र प्रकाश दक्षतामा निर्भर गर्दछ। यो प्रकाशको तीव्रता बाहिरी सूर्यको प्रकाशको लागि मानक भन्दा धेरै कम छ, तर दैनिक गतिविधिहरू र घर भित्रको प्रकाशको लागि पर्याप्त छ।
८. प्रकाश अवस्थालाई असर गर्ने वातावरणीय कारकहरू
माथि उल्लेखित कारकहरूका अतिरिक्त, धुलो, चराको थोपा, पातहरू, आदि जस्ता प्रदूषकहरूले छायांकन गर्दा पनि PV कोषहरूको प्रकाश अवस्थालाई असर गर्न सक्छ, जसले गर्दा उत्पन्न हुने शक्ति घट्छ। यी अवरोधहरूले सूर्यको किरणको केही भागलाई फोटोभोल्टिक सेलको सतहमा पुग्नबाट रोक्नेछ, तथाकथित "हट स्पट इफेक्ट" को गठन हुनेछ, अर्थात्, अवरुद्ध सेलको तापक्रम बढ्नेछ, दक्षता घटाउने मात्र होइन, तर सेललाई क्षति पनि पुर्याउन सक्छ।
यसलाई रोक्नको लागि, सतह सफा रहन र प्रकाश अवशोषणलाई अधिकतम बनाउन PV कोषहरू नियमित रूपमा सफा गर्न आवश्यक छ। धेरै बालुवा र धुलो वा बारम्बार चरा गतिविधि भएको क्षेत्रहरूमा अवस्थित केही क्षेत्रहरूको लागि, स्व-सफाई कोटिंग स्थापना गर्नु वा सफाई प्रणाली स्थापना गर्नु दुवै बढी प्रभावकारी समाधान हुन्।
९. सारांश
सौर्य कोषहरूद्वारा उत्पन्न हुने शक्ति निर्धारण गर्ने प्रमुख कारकहरू मध्ये एक प्रकाश अवस्था हो। प्रकाशको तीव्रता, घटनाको कोण, प्रकाशको अवधि, हावापानी अवस्था र वर्णक्रमीय संरचनाले PV कोषहरूको विद्युत उत्पादन कार्यसम्पादनमा महत्त्वपूर्ण प्रभाव पार्छ। सौर्य कोषहरूद्वारा उत्पन्न हुने शक्तिको मात्रा अधिकतम बनाउनको लागि, हामीले यी प्रकाश अवस्थाहरूलाई ध्यानमा राख्नुपर्छ र PV प्रणालीलाई उचित रूपमा डिजाइन र मर्मत गर्नुपर्छ, जस्तै सूर्य ट्र्याकर स्थापना गर्ने, नियमित रूपमा प्यानलहरू सफा गर्ने, र उचित सञ्चालन तापक्रम कायम राख्ने।
PV सेलहरूको डिजाइन र प्रयोगलाई निरन्तर अनुकूलन गरेर, हामी सौर्य ऊर्जाको अझ कुशल प्रयोग गर्न सक्छौं र स्वच्छ ऊर्जामा विश्वव्यापी पहुँच प्राप्त गर्न र कार्बन उत्सर्जन घटाउन सकारात्मक योगदान दिन सक्छौं।
