சூரிய மின்கலங்கள் உண்மையிலேயே சூரிய ஒளியைத் தாங்குமா?

சூரிய மின்கலங்கள் என்பவை, ஒளிமின்னழுத்த விளைவின் மூலம் சூரிய ஒளியை நேரடியாக மின்சாரமாக மாற்ற குறைக்கடத்திகளைப் பயன்படுத்தும் இயந்திரம் அல்லாத சாதனங்கள் ஆகும். உள்ளுணர்வின்படி, சூரிய மின்கலங்கள் கடுமையான சூரிய ஒளியில் சிறப்பாகச் செயல்படும் என்று மக்கள் நினைக்கலாம், ஆனால் அது உண்மையா?

மனிதகுலம் நீண்ட காலமாக சூரிய ஆற்றலைப் பயன்படுத்தி வருகிறது, அதை மாற்றுவதற்கு மூன்று முக்கிய வழிகள் உள்ளன: ஒளிமின்னழுத்த மாற்றம், ஒளிவெப்ப மாற்றம் மற்றும் ஒளிவேதியியல் மாற்றம். சூரிய ஒளியை மின்சாரமாக மாற்றும் ஒளிமின்னழுத்த (PV) மின் உற்பத்தி, சூரிய ஆற்றலின் மிகவும் திறமையான பயன்பாடுகளில் ஒன்றாகும்.

ஒளிமின்னழுத்த விளைவு முதன்முதலில் 1839-ஆம் ஆண்டில் பிரெஞ்சு விஞ்ஞானி எட்மண்ட் பெக்ரெல் என்பவரால் கண்டறியப்பட்டது. இது, ஒளி ஒரு குறைக்கடத்தியின் மீது படும்போது உருவாகும் மின்னழுத்தத்தைக் குறிக்கிறது. பின்னர், ஐன்ஸ்டீன் ஒளியின் குவாண்டம் கோட்பாட்டைப் பயன்படுத்தி இந்த விளைவை விளக்கினார், இதற்காக அவருக்கு 1921-ஆம் ஆண்டு இயற்பியலுக்கான நோபல் பரிசு வழங்கப்பட்டது.

ஒற்றைக் கடத்தியின் மீது ஒளி படும்போது ஏற்படும் ஒளிமின் விளைவைப் போலல்லாமல், ஒளிமின்னழுத்த விளைவானது இரண்டு குறைக்கடத்தித் தகடுகளுக்கு இடையேயான எல்லையில் நிகழ்கிறது. ஒரு கம்பியால் இணைக்கப்படும்போது, ​​இந்த எல்லையானது ஒரு மின்புலத்தை உருவாக்கி, மின்னோட்டம் பாய்வதற்கு வழிவகுக்கிறது.

அப்படியானால், சூரிய மின்கலங்கள் சூரிய ஒளியை எவ்வாறு மின்சாரமாக மாற்றுகின்றன? சூரிய ஒளி என்பது மின்காந்தக் கதிர்வீச்சின் ஒரு பரந்த நிறமாலையாகும். அது ஒரு சூரிய மின்கலத்தின் மீது படும்போது, ​​அந்தக் கதிர்வீச்சு பிரதிபலிக்கப்படலாம், உறிஞ்சப்படலாம் அல்லது அதன் வழியே ஊடுருவிச் செல்லலாம். உறிஞ்சப்பட்ட கதிர்வீச்சு மட்டுமே மின் ஆற்றலாக மாற்றப்படுகிறது.

சிலிக்கான் அடிப்படையிலான குறைக்கடத்திகளில், ஒரு எலக்ட்ரானை அதன் அணுவிலிருந்து பிரித்தெடுக்க 1.11 எலக்ட்ரான் வோல்ட் (eV) ஆற்றல் தேவைப்படுகிறது. இந்த வரம்பை விட அதிக ஆற்றல் கொண்ட ஃபோட்டான்களால் மட்டுமே மின்சாரத்தை உருவாக்க முடியும். இருப்பினும், அதிக ஆற்றல் கொண்ட ஃபோட்டான்களிலிருந்து வரும் உபரி ஆற்றல் வெப்பமாக இழக்கப்படுகிறது. இது சூரிய மின்தகடு சூடாவதற்குக் காரணமாகி, அதன் வெப்பநிலையைச் சுற்றுப்புறக் காற்றை விட உயர்த்தக்கூடும்.

பரவலான நம்பிக்கைக்கு மாறாக, சிலிக்கான் அடிப்படையிலான சூரிய மின்கலங்களுக்கு சூரிய ஒளி தேவைப்பட்டாலும், அவை உண்மையில் குளிர்ச்சியான சூழல்களையே விரும்புகின்றன. வெப்பநிலை அதிகரிக்கும்போது, ​​அதே அளவு சூரிய ஒளியைப் பெற்றபோதிலும், சூரியத் தகடுகள் குறைந்த ஆற்றலையே உற்பத்தி செய்கின்றன.

உயர் வெப்பநிலை முக்கியமாக திறந்த-சுற்று மின்னழுத்தத்தைக் (மின்னோட்டம் பாயாதபோது உள்ள மின்னழுத்தம்) குறைக்கிறது, இருப்பினும் குறுக்கு-சுற்று மின்னோட்டம் (மின்கலம் குறுக்கு-சுற்றுக்கு உள்ளாகும் போது உள்ள மின்னோட்டம்) ஒப்பீட்டளவில் நிலையாகவே உள்ளது. இதன் பொருள், அதிக வெப்பநிலை குறைந்த செயல்திறனுக்கும் குறைக்கப்பட்ட வெளியீட்டு சக்திக்கும் வழிவகுக்கிறது.

சூரிய மின்கலங்கள் பொதுவாக 25°C (77°F) என்ற நிலையான வெப்பநிலையில் சோதிக்கப்படுகின்றன. பேனலின் வெப்பநிலை 60°C (140°F) அல்லது அதற்கும் அதிகமாக உயரும்போது, ​​அதன் மின் வெளியீடு கணிசமாகக் குறைகிறது. வெப்பநிலையில் ஏற்படும் ஒவ்வொரு டிகிரி அதிகரிப்பிற்கும், குறுக்குச் சுற்று மின்னோட்டம் 0.04% மட்டுமே அதிகரிக்கிறது, அதே நேரத்தில் திறந்த சுற்று மின்னழுத்தம் 0.4% குறைகிறது.

கோடை காலத்தில் செயல்திறன் குறைந்தாலும், இப்பருவத்தில் கிடைக்கும் அபரிமிதமான சூரிய ஒளியின் காரணமாக, மற்ற பருவங்களுடன் ஒப்பிடும்போது ஒட்டுமொத்த ஆற்றல் உற்பத்தி அதிகமாகவே உள்ளது.