තාක්ෂණික දියුණුව සහ කර්මාන්ත පරිමාණය සමඟ, ප්රකාශ වෝල්ටීයතා (PV) බල උත්පාදනයේ පිරිවැය අඛණ්ඩව අඩු වෙමින් පවතින අතර, එය අනාගතයේ දී තිරසාර සංවර්ධනය සඳහා වැදගත් බලශක්ති ප්රභවයක් ලෙස ස්ථානගත කරයි.
ප්රකාශ වෝල්ටීයතා තාක්ෂණයේ ප්රධාන සංරචක
PV බල උත්පාදන තාක්ෂණයේ මූලික අංගය වන්නේ සූර්ය PV සෛලයයි. සූර්ය PV සෛලවල පරිණාමය පරම්පරා තුනකට වර්ග කළ හැකිය. පළමු පරම්පරාව සිලිකන් මත පදනම් වූ සූර්ය කෝෂ වලින් සමන්විත වේ; දෙවන පරම්පරාවට තුනී පටල සූර්ය කෝෂ ඇතුළත් වේ; සහ තුන්වන පරම්පරාවට අධි සාන්ද්රණ ප්රකාශ වෝල්ටීයතා (HCPV) සෛල, කාබනික සූර්ය කෝෂ, නම්යශීලී සූර්ය කෝෂ සහ ඩයි-සංවේදී සූර්ය කෝෂ වැනි නව තාක්ෂණයන් ඇතුළත් වේ. වර්තමානයේ, සිලිකන් මත පදනම් වූ සූර්ය කෝෂ වෙළඳපොලේ ආධිපත්යය දරන අතර, තුනී පටල සෛල ක්රමයෙන් වෙළඳපල කොටස ලබා ගනිමින් සිටී. HCPV හැර තුන්වන පරම්පරාවේ බොහෝ සෛල තවමත් පර්යේෂණ අවධියේ පවතී.
සිලිකන්-පාදක සූර්ය කෝෂ
සිලිකන් මත පදනම් වූ සූර්ය කෝෂ අතර, ඒකස්ඵටික සිලිකන් තාක්ෂණය වඩාත්ම පරිණතයි. මෙම සෛලවල කාර්යක්ෂමතාව සහ පිරිවැය ප්රධාන වශයෙන් බලපාන්නේ නිෂ්පාදන ක්රියාවලියෙනි, එයට ඉන්ගෝට් වාත්තු කිරීම, වේෆර් පෙති කැපීම, විසරණය, වයනය, තිර මුද්රණය සහ සින්ටර් කිරීම වැනි පියවර ඇතුළත් වේ. මෙම සාම්ප්රදායික ක්රියාවලිය හරහා නිපදවන සූර්ය කෝෂ සාමාන්යයෙන් 16-18% ක ප්රකාශ විද්යුත් පරිවර්තන කාර්යක්ෂමතාවයක් ලබා ගනී.
ඒකස්ඵටික සිලිකන් සූර්ය කෝෂ ඉහළම පරිවර්තන කාර්යක්ෂමතාවයක් ඇති නමුත් ඒවා වඩාත්ම මිල අධිකය. බහු ස්ඵටික සිලිකන් සූර්ය කෝෂ මහා පරිමාණ නිෂ්පාදනය සඳහා සුදුසු විශාල ප්රමාණයේ හතරැස් සිලිකන් කුට්ටි සෘජුවම නිෂ්පාදනය කිරීමෙන් හොඳ පිරිවැය අඩු කිරීමක් ලබා දෙයි. මෙම ක්රියාවලිය සරලයි, බලය ඉතිරි කරයි, සිලිකන් ද්රව්ය සංරක්ෂණය කරයි, සහ අඩු ද්රව්යමය ගුණාත්මක භාවයක් අවශ්ය වේ.
සූර්ය කෝෂවල පිරිවැය අඩු කිරීම ප්රධාන උපාය මාර්ග දෙකක් හරහා සාක්ෂාත් කරගත හැකිය: ද්රව්ය පරිභෝජනය අඩු කිරීම (උදා: සිලිකන් වේෆර් ඝණකම අඩු කිරීම) සහ පරිවර්තන කාර්යක්ෂමතාව වැඩි කිරීම. කාර්යක්ෂමතාව වැඩි දියුණු කිරීමේ ක්රම අතරට ආලෝක අවශෝෂණය වැඩි කිරීම (උදා: මතුපිට වයනය, ප්රති-පරාවර්තක ආලේපනය, ඉදිරිපස ඉලෙක්ට්රෝඩ පළල අඩු කිරීම), ප්රකාශ ජනනය කරන ලද වාහක නැවත එකතු කිරීම අඩු කිරීම (උදා: විමෝචක නිෂ්ක්රීයකරණය) සහ ප්රතිරෝධය අවම කිරීම (උදා: දේශීයකරණය කරන ලද මාත්රණය, පසුපස මතුපිට ක්ෂේත්ර තාක්ෂණය) ඇතුළත් වේ.
ඒකස්ඵටික සිලිකන් සූර්ය කෝෂ සඳහා වාර්තාගත ඉහළම පරිවර්තන කාර්යක්ෂමතාව 24.7% ක් වන අතර එය නිව් සවුත් වේල්ස් විශ්ව විද්යාලයේ PERL ව්යුහ සූර්ය කෝෂය මගින් ලබාගෙන ඇත. ප්රධාන තාක්ෂණික ලක්ෂණ අතර මතුපිට නැවත එකතු කිරීම අඩු කිරීම සඳහා සිලිකන් මතුපිට අඩු පොස්පරස් මාත්රණ සාන්ද්රණය, හොඳ ඕමික් සම්බන්ධතා සෑදීම සඳහා ඉදිරිපස සහ පසුපස මතුපිට ඉලෙක්ට්රෝඩ යටතේ ඉහළ සාන්ද්රණ විසරණය සහ ඉදිරිපස මතුපිට ඉලෙක්ට්රෝඩ පටු කිරීම සඳහා ෆොටෝලිතෝග්රැෆි භාවිතය, ආලෝක අවශෝෂණ ප්රදේශය වැඩි කිරීම ඇතුළත් වේ. කෙසේ වෙතත්, මෙම තාක්ෂණය තවමත් කාර්මිකකරණය කර නොමැත.
කාර්යක්ෂමතාව වැඩි දියුණු කිරීම සඳහා වන අනෙකුත් ශිල්පීය ක්රම අතරට BP Solar හි මතුපිට කට්ට සහිත වයනය සහිත සෛල සහ පසුපස-සම්බන්ධතා (EWT) තාක්ෂණය ඇතුළත් වේ. පළමුවැන්න ලේසර් කට්ට හරහා 18.3% ක කාර්යක්ෂමතාවයක් ලබා ගන්නා අතර එමඟින් ඉදිරිපස ඉලෙක්ට්රෝඩවල පළල අඩු කර ආලෝක අවශෝෂණය වැඩි කරයි. දෙවැන්න ඉදිරිපස ඉලෙක්ට්රෝඩ පිටුපසට ගෙන ඒමෙන් 21.3% ක කාර්යක්ෂමතාවයක් ලබා ගන්නා අතර එමඟින් ආලෝකය අවශෝෂණ ප්රදේශය වැඩි වේ.
තුනී පටල සූර්ය කෝෂ
ස්ඵටිකරූපී සිලිකන් සූර්ය කෝෂ ඒවායේ ඉහළ කාර්යක්ෂමතාව නිසා ප්රමුඛස්ථානයක් ගන්නා අතර, සිලිකන් ද්රව්යවල ඉහළ මිල නිසා ඒවායේ පිරිවැය සැලකිය යුතු ලෙස අඩු කිරීම අභියෝගාත්මක ය. අඩු ද්රව්ය භාවිතා කරන තුනී පටල සූර්ය කෝෂ, පිරිවැය-ඵලදායී විකල්පයක් ලෙස මතු වී ඇත. තුනී පටල සෛලවල ප්රධාන වර්ග අතර සිලිකන් මත පදනම් වූ තුනී පටල සෛල, කැඩ්මියම් ටෙලුරයිඩ් (CdTe) සෛල සහ තඹ ඉන්ඩියම් ගැලියම් සෙලනයිඩ් (CIGS) සෛල ඇතුළත් වේ.
සිලිකන් මත පදනම් වූ තුනී පටල සෛල ඝනකම මයික්රෝමීටර 2 ක් පමණක් වන අතර, ස්ඵටිකරූපී සිලිකන් සෛල සඳහා අවශ්ය සිලිකන් ද්රව්යයෙන් 1.5% ක් පමණ භාවිතා කරයි. PN සන්ධි ගණන අනුව, මෙම සෛල තනි සන්ධි, ද්විත්ව සන්ධි හෝ බහු සන්ධි විය හැකි අතර, ඒ සෑම එකක්ම විවිධ තරංග ආයාම හිරු එළිය අවශෝෂණය කිරීමේ හැකියාව ඇත. තනි සන්ධි සෛල සඳහා ඉහළම කාර්යක්ෂමතාව 7% ක් පමණ වන අතර, ද්විත්ව සන්ධි සෛල 10% දක්වා ළඟා විය හැකිය.
CdTe තුනී පටල සෛල ඒවායේ හොඳ ආලෝක අවශෝෂණ ගුණාංග නිසා ඉහළ කාර්යක්ෂමතාවයක් (12% දක්වා) ලබා දෙයි. කෙසේ වෙතත්, කැඩ්මියම් වල පිළිකා කාරක ස්වභාවය සහ ටෙලුරියම් වල සීමිත ස්වාභාවික සංචිත දිගුකාලීන සංවර්ධන අභියෝග ඇති කරයි.
CIGS තුනී පටල සෛල ඉහළ කාර්යක්ෂමතා තුනී පටල තාක්ෂණයේ අනාගතය ලෙස සැලකේ. නිෂ්පාදන ක්රියාවලිය සකස් කිරීමෙන්, ඒවායේ ආලෝක අවශෝෂණය වැඩිදියුණු කළ හැකි අතර, එමඟින් ඉහළ පරිවර්තන කාර්යක්ෂමතාවයක් ඇති වේ. වර්තමානයේ, රසායනාගාර කාර්යක්ෂමතාව 20.1% දක්වා ළඟා වන අතර, වාණිජ නිෂ්පාදන 13-14% ක් ලබා ගන්නා අතර, ඒවා තුනී පටල සෛල අතර වඩාත් කාර්යක්ෂම වේ.
තුන්වන පරම්පරාවේ සෛල
න්යායාත්මකව, තුන්වන පරම්පරාවේ සෛලවලට ඉහළ පරිවර්තන කාර්යක්ෂමතාවයක් ලබා ගත හැකිය. HCPV හැර, බොහෝ ඒවා තවමත් පර්යේෂණ අවධියේ පවතී. HCPV සෛල සාමාන්යයෙන් III-V අර්ධ සන්නායක ද්රව්ය භාවිතා කරන අතර ඒවා ඉහළ තාප ප්රතිරෝධයක් ඇති අතර ඉහළ ආලෝකකරණයක් යටතේ ඉහළ පරිවර්තන කාර්යක්ෂමතාවයක් පවත්වා ගනී. බහු-හන්දි ව්යුහයන් මෙම සෛල සූර්ය වර්ණාවලියට සමීපව ගැලපීමට ඉඩ සලසයි, න්යායාත්මක කාර්යක්ෂමතාව 68% දක්වා. වාණිජ නිෂ්පාදනයට 40% ට වඩා වැඩි කාර්යක්ෂමතාවයක් ලබා ගත හැකිය.
සූර්ය කෝෂ මොඩියුලවලට කැප්සියුලගත කර ඇති අතර, ඒවායේ යෙදීම් ඒවායේ ලක්ෂණ සහ වෙළඳපල ඉල්ලුම මත රඳා පවතී. මුල් කාලීන යෙදීම් අතර සන්නිවේදන පාදක ස්ථාන සහ චන්ද්රිකා ඇතුළත් වූ අතර පසුව සූර්ය වහලවල් වැනි නේවාසික ප්රදේශ දක්වා ව්යාප්ත විය. මෙම අවස්ථා වලදී, සීමිත ස්ථාපන ප්රදේශ සහ ඉහළ ශක්ති ඝනත්ව අවශ්යතා ස්ඵටිකරූපී සිලිකන් මොඩියුල සඳහා අනුග්රහය දැක්වීය. මහා පරිමාණ සූර්ය බලාගාර සහ ගොඩනැගිලි-ඒකාබද්ධ ප්රකාශ වෝල්ටීයතා (BIPV) සංවර්ධනයත් සමඟ, පිරිවැය සලකා බැලීම් තුනී පටල සෛල යෙදීම් වැඩි වීමට හේතු වී තිබේ. පාරිසරික හා දේශගුණික තත්ත්වයන් ද විවිධ තාක්ෂණයන් අනුගමනය කිරීමට බලපායි.
සූර්ය ප්රකාශ වෝල්ටීයතා තාක්ෂණයේ යෙදීම්
සූර්ය විකිරණ භාවිතයට ගත හැකි විදුලිය බවට පරිවර්තනය කිරීම සඳහා සම්පූර්ණ සූර්ය PV පද්ධතියක් අවශ්ය වේ. සූර්ය PV සෛල මෙම පද්ධතියේ පදනම වන අතර එයට ඉන්වර්ටර්, බැටරි, අධීක්ෂණ පද්ධති සහ බෙදා හැරීමේ පද්ධති ද ඇතුළත් වේ.
PV පද්ධති වර්ගීකරණය සහ සංයුතිය
සූර්ය PV පද්ධති, ජාලයෙන් පිටත හෝ ජාලයට සම්බන්ධ කර ඇති ලෙස වර්ගීකරණය කර ඇත. ජාලයෙන් පිටත පද්ධති ස්වාධීන හෝ දෙමුහුන් විය හැකිය.
හුදකලා පද්ධති සාමාන්යයෙන් දුරස්ථ ප්රදේශවල, සන්නිවේදන පාදක ස්ථානවල සහ සූර්ය වීදි ලාම්පු වල භාවිතා වන අතර ඒවා සම්පූර්ණයෙන්ම සූර්ය ශක්තිය මත රඳා පවතී. ඒවාට සූර්ය මොඩියුල, ඉන්වර්ටර්, පාලක, බැටරි, බෙදාහැරීමේ පද්ධති සහ අකුණු ආරක්ෂණය ඇතුළත් වේ. බැටරි සහ පාලක පද්ධති පිරිවැය සහ ආයු කාලය සැලකිය යුතු ලෙස බලපායි. දෙමුහුන් පද්ධති ඩීසල් උත්පාදක යන්ත්ර හෝ සුළං ටර්බයින වැනි අනෙකුත් ප්රභවයන් සමඟ සූර්ය ශක්තිය ඒකාබද්ධ කරයි.
සූර්ය බලාගාර වහලවල් සහ මහා පරිමාණ PV බලාගාර සඳහා බහුලව භාවිතා වන ජාලක-බැඳුණු පද්ධති, ගබඩා උපකරණ අවශ්ය නොවන අතර, පිරිවැය අඩු කරයි. මෙම පද්ධතිවලට සූර්ය මොඩියුල, ඉන්වර්ටර්, බෙදා හැරීමේ පද්ධති, අකුණු ආරක්ෂණය සහ අධීක්ෂණ පද්ධති ඇතුළත් වේ. වර්තමානයේ, ජාලක-බැඳුණු පද්ධති සියලුම සූර්ය යෙදුම් වලින් 80% ක් නියෝජනය කරයි.
අනෙකුත් PV බල උත්පාදන තාක්ෂණයන්
සූර්ය PV සෛල තාක්ෂණයට අමතරව, PV බල උත්පාදන පද්ධති සඳහා ඉන්වර්ටර් තාක්ෂණය, ජාලක ඒකාබද්ධ කිරීම, ගබඩා කිරීම සහ බුද්ධිමත් අධීක්ෂණය ඉතා වැදගත් වේ:
සූර්ය කෝෂ නිමැවුම් බලය සූර්ය විකිරණ තීව්රතාවය සමඟ වෙනස් වන අතර, අතරමැදි ඇති කරයි. මහා පරිමාණ ජාල ඒකාබද්ධ කිරීම ජාලයට බලපෑම් කළ හැකි අතර, ජාල පාලනය සහ දූපත් ආරක්ෂාව අත්යවශ්ය වේ.
සූර්ය මොඩියුල ප්රතිදානය සෘජු ධාරාව (DC) වන අතර, ඉන්වර්ටර් හරහා ප්රත්යාවර්ත ධාරාව (AC) බවට උසස් තත්ත්වයේ පරිවර්තනයක් අවශ්ය වේ.
උෂ්ණත්වය සහ සෙවනැල්ල, පද්ධති අධීක්ෂණය සහ අනතුරු ඇඟවීමේ පද්ධති අවශ්ය කිරීම වැනි සාධක මගින් මොඩියුල බල ප්රතිදානයට බලපෑම් කළ හැකිය.
දුරස්ථ ප්රදේශවල PV බලාගාර සඳහා දුරස්ථ පාලක තාක්ෂණය අත්යවශ්ය වේ.
චීනය සූර්ය මොඩියුල නිෂ්පාදනයේ ගුණාත්මකභාවය සහ පරිමාණය අතින් පෙරමුණ ගෙන සිටී. කර්මාන්ත දාමය තුළ ඉහළ ලාභ ලබන ක්ෂේත්ර අතරට සිලිකන් පිරිසිදු කිරීම, ඉන්වර්ටර්, අධීක්ෂණ පද්ධති සහ PV උපකරණ නිෂ්පාදනය ඇතුළත් වේ. මෙම ප්රධාන ක්ෂේත්රවල ඉදිරි ගමනක් අත්කර ගැනීම චීනයේ PV කර්මාන්තයට අභියෝගයකි.
සූර්ය PV විදුලි උත්පාදනයේ වත්මන් තත්ත්වය සහ අනාගත අපේක්ෂාවන්
අධික පිරිවැය හේතුවෙන්, පසුගිය සියවසේ අවසානය දක්වා සූර්ය PV බල උත්පාදනය මහා පරිමාණ සංවර්ධනයක් අත්විඳ නැත. 21 වන සියවසට පිවිසෙන විට, වැඩිදියුණු කළ කාර්යක්ෂමතාව සහ වේගයෙන් අඩු වන පිරිවැය සමඟ, සූර්ය PV බල උත්පාදනය වේගවත් වර්ධනයක් අත්විඳ ඇති අතර, ස්ථාපිත ධාරිතාව වාර්ෂිකව වැඩි වේ. ගෝලීය වාර්ෂික ස්ථාපිත ධාරිතාව 2000 දී GW 1.4 සිට 2009 දී GW 22.8 දක්වා ඉහළ ගියේය. ජර්මනිය, ඉතාලිය සහ ස්පාඤ්ඤය වැනි යුරෝපීය රටවල් ප්රධාන වෙළඳපොළවල් වන අතර, 2020 වන විට මුළු විදුලි සැපයුමෙන් 12% දක්වා සූර්ය බලශක්තියේ කොටස වැඩි කිරීමට EU සැලසුම් කරයි. චීනය සහ ඉන්දියාව වැනි සංවර්ධනය වෙමින් පවතින රටවල් ද සූර්ය සංවර්ධන සැලසුම් දියත් කර ඇත. සන්නිවේදන මූලික ස්ථාන, සූර්ය වහලවල් සහ PV බලාගාර වලින් ඔබ්බට, සූර්ය PV බල උත්පාදනය දැන් විවිධ ජංගම උපාංගවල බහුලව භාවිතා වේ.
අතිරේක සහ විකල්ප බලශක්ති ප්රභවයක් ලෙස, සූර්ය PV තාක්ෂණය ජනන පිරිවැය අඩු වෙමින් වේගයෙන් සංවර්ධනය වෙමින් පවතී. අඛණ්ඩ තාක්ෂණික දියුණුවත් සමඟ, පිරිසිදු හා පුනර්ජනනීය සම්පතක් ලෙස සූර්ය බලශක්තිය තිරසාර සංවර්ධනය සඳහා ප්රධාන බලශක්ති ප්රභවයක් බවට පත්වීමට සූදානමින් සිටී.
