सौर्य ऊर्जा उत्पादन, एक अग्रणी स्वच्छ ऊर्जा समाधानको रूपमा, उद्योगबाट उल्लेखनीय ध्यान आकर्षित गरेको छ। यदि तपाईंलाई रुचि छ भने, सौर्य कोषहरूको संरचना र सम्बन्धित फोटोभोल्टिक सामग्रीहरूमा डुबौं।
सौर्य ऊर्जा उत्पादन, जसलाई प्रायः सौर्य कोषहरू भनिन्छ, ले सूर्यको प्रकाशलाई प्रत्यक्ष रूपमा बिजुलीमा रूपान्तरण गर्दछ। सौर्य प्यानलहरूमा, सूर्यबाट फोटोनहरूले अर्धचालक सामग्रीहरूको आणविक बन्धनबाट इलेक्ट्रोनहरूलाई हटाउने गर्छन्। जब यी इलेक्ट्रोनहरूलाई एउटै दिशामा सार्न बाध्य पारिन्छ, तिनीहरूले विद्युतीय प्रवाह उत्पन्न गर्छन् जसले या त इलेक्ट्रोनिक उपकरणहरूलाई शक्ति दिन सक्छ वा विद्युतीय ग्रिडमा खुवाउन सक्छ।
१८३९ मा फ्रान्सेली भौतिकशास्त्री अलेक्जान्ड्रे-एडमन्ड बेकरेलले पहिलो पटक फोटोभोल्टिक प्रविधिको सिद्धान्त प्रस्तुत गरेदेखि, सौर्य ऊर्जा उत्पादन अनुसन्धानको प्रमुख विषय भएको छ। आज, अमेरिका, जापान र युरोपका प्रमुख अनुसन्धान टोलीहरूले आफ्नो सौर्य प्रणालीको व्यावसायीकरणलाई तीव्र पार्दै, फोटोभोल्टिक उद्योगको लागि अन्तर्राष्ट्रिय बजार विस्तार हुँदै गइरहेको छ।
फोटोभोल्टिक मोड्युलहरू
फोटोभोल्टिक प्रणालीहरूमा सामग्रीहरू फरक-फरक भए तापनि, सबै मोड्युलहरूमा अगाडिको भागदेखि पछाडिसम्म धेरै तहहरू हुन्छन्। सूर्यको प्रकाश पहिले सुरक्षात्मक तह (सामान्यतया गिलास) मार्फत जान्छ, त्यसपछि पारदर्शी सम्पर्क तह हुँदै कोषमा नै जान्छ। मोड्युलको केन्द्रमा अवशोषक सामग्री हुन्छ, जसले विद्युतीय प्रवाह उत्पन्न गर्न फोटोनहरू कब्जा गर्दछ। प्रयोग गरिएको अर्धचालक सामग्रीको प्रकार फोटोभोल्टिक प्रणालीको विशिष्ट आवश्यकताहरूमा निर्भर गर्दछ।
अवशोषक सामग्री मुनि पछाडिको धातुको तह हुन्छ, जसले विद्युतीय सर्किट पूरा गर्दछ। धातुको तह मुनि एक कम्पोजिट फिल्म तह हुन्छ, जसले मोड्युललाई वाटरप्रूफ र इन्सुलेट गर्दछ। फोटोभोल्टिक मोड्युलहरू प्रायः गिलास, एल्युमिनियम मिश्र धातु, वा प्लास्टिकबाट बनेको अतिरिक्त सुरक्षात्मक ब्याकिङ तहले सुसज्जित हुन्छन्।
अर्धचालक सामग्रीहरू
फोटोभोल्टिक प्रणालीहरूमा अर्धचालक सामग्रीहरू सिलिकन, पोलिक्रिस्टलाइन पातलो फिल्महरू, वा मोनोक्रिस्टलाइन पातलो फिल्महरू हुन सक्छन्। सिलिकन सामग्रीहरूमा मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकन, पोलिक्रिस्टलाइन सिलिकन, र अमोर्फस सिलिकन समावेश छन्। मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकन, यसको नियमित संरचनाको साथ, पोलिक्रिस्टलाइन सिलिकन भन्दा उच्च फोटोभोल्टिक रूपान्तरण दक्षता छ।
अनाकार सिलिकनमा, सिलिकन परमाणुहरू अनियमित रूपमा वितरित हुन्छन्, जसले गर्दा मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकनको तुलनामा कम रूपान्तरण दक्षता हुन्छ। यद्यपि, अनाकार सिलिकनले धेरै फोटनहरू खिच्न सक्छ, र यसलाई जर्मेनियम वा कार्बन जस्ता तत्वहरूसँग मिश्रित गर्नाले यो गुण बढाउन सक्छ।
कपर इन्डियम डिसेलेनाइड (CIS), क्याडमियम टेलुराइड (CdTe), र पातलो-फिल्म सिलिकन सामान्यतया प्रयोग हुने पोलिक्रिस्टलाइन पातलो-फिल्म सामग्रीहरू हुन्। ग्यालियम आर्सेनाइड (GaAs) जस्ता उच्च-दक्षता सामग्रीहरूमा प्रायः मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकन पातलो फिल्महरू समावेश हुन्छन्। यी सामग्रीहरू क्रिस्टलिनिटी, ब्यान्ड ग्याप साइज, अवशोषण क्षमताहरू, र प्रशोधनको सहजता जस्ता अद्वितीय गुणहरूको आधारमा विशिष्ट फोटोभोल्टिक अनुप्रयोगहरूको लागि चयन गरिन्छ।
अर्धचालकहरूलाई असर गर्ने बाह्य कारकहरू
क्रिस्टल संरचनामा रहेको परमाणु व्यवस्थाले अर्धचालक सामग्रीहरूको क्रिस्टलिनिटी निर्धारण गर्छ, जसले सौर्य कोषहरूको चार्ज ट्रान्सपोर्ट, करेन्ट घनत्व र ऊर्जा रूपान्तरण दक्षतालाई प्रत्यक्ष रूपमा असर गर्छ। अर्धचालक सामग्रीहरूको ब्यान्ड ग्यापले इलेक्ट्रोनहरूलाई बाउन्ड अवस्थाबाट मुक्त अवस्थामा सार्न आवश्यक पर्ने न्यूनतम ऊर्जालाई जनाउँछ (चालकताको लागि अनुमति दिँदै)। ब्यान्ड ग्याप, सामान्यतया उदाहरणको रूपमा जनाइन्छ, भ्यालेन्स ब्यान्ड (कम ऊर्जा) र चालन ब्यान्ड (उच्च ऊर्जा) बीचको ऊर्जा भिन्नतालाई वर्णन गर्दछ।
अवशोषण गुणांकले कुनै विशेष तरंगदैर्ध्यको फोटोनले सोस्नु अघि माध्यममा प्रवेश गर्न सक्ने दूरीलाई परिमाण गर्छ। यो कोषको सामग्री र अवशोषित फोटोनको तरंगदैर्ध्यद्वारा निर्धारण गरिन्छ।
विभिन्न अर्धचालक सामग्री र उपकरणहरू प्रशोधन गर्ने लागत र सहजता धेरै कारकहरूमा निर्भर गर्दछ, जसमा प्रयोग गरिएको सामग्रीको प्रकार र स्केल, उत्पादन चक्र, र निक्षेप कक्षमा कोषको स्थानान्तरण विशेषताहरू समावेश छन्। प्रत्येक कारकले विशिष्ट फोटोभोल्टिक उत्पादन आवश्यकताहरू पूरा गर्न महत्त्वपूर्ण भूमिका खेल्छ।
