காலை சூரிய ஒளி முதல் வீட்டு எல்இடி விளக்கு வரை: ஒளிச்செறிவு எவ்வாறு ஒளிமின்கலங்களிலிருந்து பசுமை ஆற்றலைத் தூண்டுகிறது என்பதைக் கண்டறிதல்

புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றல் பிரபலமடைந்து வருவதால், சூரிய மின்கலங்கள் படிப்படியாக பசுமை ஆற்றலின் மிக முக்கியமான ஆதாரங்களில் ஒன்றாக மாறியுள்ளன. இருப்பினும், சூரிய மின்கலங்களின் மின் உற்பத்தித் திறனும் மின் உற்பத்தியும் பல்வேறு காரணிகளால் பாதிக்கப்படுகின்றன, அவற்றுள் மிக முக்கியமானது ஒளி நிலைகள் என்பது பலருக்குத் தெரிந்திருக்காது. அப்படியானால், ஒளி நிலைகள் சூரிய மின்கலங்களால் உற்பத்தி செய்யப்படும் மின்சாரத்தை எவ்வாறு பாதிக்கின்றன? இன்று, நாம் இந்தத் தலைப்பைப் பற்றி விரிவாகப் பார்ப்போம்.

1. ஒளிச்செறிவு மற்றும் மின் உற்பத்தி
ஒளிச்செறிவு என்பது, எளிமையாகச் சொன்னால், ஓரலகு பரப்பிற்கான சூரிய ஒளியின் கதிர்வீச்சு ஆற்றல் ஆகும். சூரிய மின்கலங்களைப் பொறுத்தவரை, ஒளிச்செறிவு அதிகமாக இருந்தால், மின்கலம் பெறும் ஆற்றலும் அதிகமாக இருக்கும், அதன் வெளியீட்டுத் திறனும் அதிகமாகும். எனவே, வலுவான சூரிய ஒளி உள்ள வெயில் நாட்களில், சூரிய மின்கலங்களால் உருவாக்கப்படும் திறன் பொதுவாக அதிகமாக இருக்கும்.
ஒரு ஒளிமின்கலத்தின் மின் உற்பத்தித் திறன், பொதுவாக 1000 W/m² ஒளிச்செறிவில், நிலையான சோதனை நிலைமைகளின் கீழ் அளவிடப்படுகிறது. இந்த மதிப்பு, பகல் நேர வெயில் ஒளியை உருவகப்படுத்த ஆய்வகங்களில் பயன்படுத்தப்படும் ஒரு நிலையான மதிப்பாகும். ஒளிச்செறிவு அதிகரிக்கும்போது, ​​சூரிய மின்கலத்தில் உள்ள ஒளிமின்னோட்டம் அதிகரித்து, அதன் விளைவாக வெளியீட்டுத் திறனும் அதிகரிக்கிறது; இதற்கு மாறாக, மேகமூட்டமான நாட்கள் அல்லது சூரிய அஸ்தமன நேரங்கள் போன்ற சமயங்களில் ஒளிச்செறிவு குறைந்தால், மின்கலத்தால் உருவாக்கப்படும் திறன் கணிசமாகக் குறைகிறது.
ஒரு நாளின் போக்கில் ஒளியின் செறிவு மாறுபடுகிறது. அதிகாலையில், சூரியன் படிப்படியாக உதிக்கும்போது, ​​ஒளியின் செறிவும் படிப்படியாக அதிகரிக்கிறது; நண்பகலில், ஒளியின் செறிவு அதன் உச்சபட்ச மதிப்பை அடைகிறது; பிற்பகலில், சூரியன் மேற்கில் படிப்படியாக மறையும்போது, ​​சூரியன் மறையும் வரை ஒளியின் செறிவு படிப்படியாகக் குறைகிறது. சூரிய ஒளியின் செறிவில் ஏற்படும் இந்த மாற்றம், ஒரு நாளில் சூரிய மின்கல மின் உற்பத்தியை நேரடியாகப் பாதிக்கிறது.

2. ஒளி கோணம் மற்றும் மின் உற்பத்தி செயல்திறன்
சூரிய மின்கலங்களின் மின் உற்பத்தியில் ஒளியின் கோணமும் பெரும் தாக்கத்தை ஏற்படுத்தும். சூரிய ஒளி, சூரிய மின்கலத்தின் மேற்பரப்பில் செங்குத்தாக விழும்போது, ​​அந்த ஒளிமின்கலம் அதிகபட்ச ஒளி ஆற்றலை உறிஞ்சி, அதன் மூலம் அதிகபட்ச மின் உற்பத்தியை அடைகிறது; மேலும், சூரிய ஒளி சாய்வாக விழும்போது, ​​ஒளியின் ஒரு பகுதி பிரதிபலிக்கப்படுவதால், மின்கலத்தால் உறிஞ்சப்படும் ஒளி ஆற்றல் குறைந்து, அதற்கேற்ப மின் உற்பத்தியும் குறைகிறது.
செல்களின் மின் உற்பத்தித் திறனை அதிகபட்சமாக்குவதற்காக, பல சூரிய அமைப்புகளில் சூரியனைக் கண்காணிக்கும் கருவிகள் பொருத்தப்பட்டுள்ளன. இவை, உகந்த படுகோணத்தைப் பராமரிக்கும் வகையில், சூரியனின் நிலைக்கு ஏற்ப ஒளிமின்னழுத்த செல்களின் கோணத்தைத் தானாகவே சரிசெய்கின்றன. இந்தத் தொழில்நுட்பம், ஒளிமின்னழுத்த செல்களின் ஒட்டுமொத்த மின் உற்பத்தியை அதிகரிப்பதில் பயனுள்ளதாக அமைந்துள்ளது.

3. மின் உற்பத்தியில் ஒளிக்காலத்தின் தாக்கம்
சூரிய மின்கலங்களின் மின் உற்பத்தியைப் பாதிக்கும் ஒரு முக்கிய காரணி ஒளிக்காலமும் ஆகும். ஒரு நாளில் ஒளி நேரம் எவ்வளவு அதிகமாக இருக்கிறதோ, அந்த அளவிற்கு ஒரு சூரிய மின்கலத்தால் மொத்த மின்சாரத்தை உற்பத்தி செய்ய முடியும். இதனால்தான், உயர் அட்சரேகைகளில், குளிர்கால ஒளி நேரம் குறைவாக இருப்பதால் சூரிய மின்கலங்கள் ஒப்பீட்டளவில் குறைந்த மின்சாரத்தையே உற்பத்தி செய்கின்றன; அதேசமயம், நீண்ட ஒளி நேரம் உள்ள பகுதிகளில், ஆண்டு முழுவதும் உற்பத்தி செய்யப்படும் மின்சாரத்தின் அளவு அதிகமாக உள்ளது.
இது தவிர, பருவகால மாற்றங்களும் ஒளி நேரங்களைப் பாதிக்கின்றன. உதாரணமாக, கோடை காலத்தில் பகல் நேரம் நீளமாக இருக்கும்போது, ​​சூரிய மின்கலங்களால் நீண்ட காலத்திற்கு மின்சாரத்தை உற்பத்தி செய்ய முடிகிறது; அதே சமயம் குளிர்காலத்தில் பகல் நேரம் குறைவாக இருப்பதால், உற்பத்தி செய்யப்படும் மின்சாரத்தின் நேரமும் மொத்த அளவும் இயல்பாகவே குறையும்.

4. காலநிலை நிலைமைகள் மற்றும் ஒளிமின்னழுத்த செயல்திறன்
அதேபோல், காலநிலை நிலவரங்கள் சூரிய மின்கலங்களால் உருவாக்கப்படும் மின்சாரத்தில் குறிப்பிடத்தக்க தாக்கத்தை ஏற்படுத்தக்கூடும். மேகமூட்டமான மற்றும் மங்கலான சூழ்நிலைகளில், சூரியனின் கதிர்கள் மேகங்கள் அல்லது காற்றில் மிதக்கும் துகள்களால் தடுக்கப்படுகின்றன. இதனால், ஒளிமின்கலம் பெறும் ஒளி ஆற்றலின் அளவு குறைந்து, உருவாக்கப்படும் மின்சாரமும் கணிசமாகக் குறையும். மேலும், மழை மற்றும் பனிப்பொழிவும் ஒளிமின் தகடுகள் ஒளியை உறிஞ்சுவதைப் பாதிக்கக்கூடும், இதனால் மின்கலங்களின் மின் உற்பத்தித் திறன் குறைகிறது.
சுவாரஸ்யமாக, PV செல்களின் செயல்திறன் சூரிய ஒளியின் வலிமையை மட்டும் சார்ந்திருப்பதில்லை; சில நேரங்களில் அதிகப்படியான சூரிய ஒளி நல்லதல்ல. உதாரணமாக, அதிக வெப்பநிலை நிலைகளில் சூரிய மின்கலங்களின் மின் உற்பத்தித் திறன் குறைய முனைகிறது, ஏனெனில் அதிகரித்த வெப்பநிலை மின்கலத்தின் உள்ளே உள்ள மின்தடையை அதிகரிக்கிறது, இது குறைந்த மின் உற்பத்திக்கு வழிவகுக்கிறது. இதனால்தான், சில பகுதிகளில், மக்கள் தங்கள் மின் உற்பத்தித் திறனை அதிகரிப்பதற்காக, குளிரூட்டும் அமைப்புகளைப் பயன்படுத்தி தங்கள் PV தொகுதிகளைக் குளிர்ச்சியாக வைத்திருக்கிறார்கள்.

5. நிறமாலை அமைப்பின் விளைவு
சூரிய ஒளியானது நிறமாலை எனப்படும் வெவ்வேறு அலைநீளங்களைக் கொண்ட ஃபோட்டான்களைக் கொண்டுள்ளது. சூரிய மின்கலங்கள் ஒளியின் வெவ்வேறு அலைநீளங்களை வெவ்வேறு விதமாக உறிஞ்சுகின்றன, மேலும் நிறமாலை அமைப்பில் ஏற்படும் மாறுபாடுகள் சூரிய மின்கலங்களால் உருவாக்கப்படும் மின்சாரத்திலும் தாக்கத்தை ஏற்படுத்தக்கூடும். பொதுவாக, ஒளிமின்னழுத்த மின்கலங்கள் (PV cells) கண்ணுக்குப் புலப்படும் ஒளியை மிக அதிக உறிஞ்சும் திறனையும், புற ஊதா மற்றும் அகச்சிவப்பு ஒளியை ஒப்பீட்டளவில் குறைந்த அளவிலும் உறிஞ்சுகின்றன. எனவே, நிறமாலையில் கண்ணுக்குப் புலப்படும் ஒளியின் கூறு அதிகமாக இருக்கும்போது, ​​ஒளிமின்னழுத்த மின்கலங்களின் மின் உற்பத்தி செயல்திறன் சிறப்பாக இருக்கும்.
வானம் மேகமூட்டமாக இருக்கும்போது, ​​அல்லது அதிகாலை மற்றும் மாலை நேரங்களில், சூரிய ஒளியின் நிறமாலை மாறுகிறது. அப்போது, ​​கண்ணுக்குப் புலப்படும் கூறு குறைந்து, அகச்சிவப்புக் கூறு அதிகரிக்கிறது. இந்தச் சூழலில், ஒளிமின்கலத்தின் மின் உற்பத்தித் திறனும் குறைகிறது. ஒளிமின்கலங்களின் நிறமாலைத் துலங்கலை மேம்படுத்துவதற்காக, சூரியனின் நிறமாலையின் பரந்த வரம்பை உறிஞ்சக்கூடிய பொருட்களை உருவாக்கும் முயற்சியில் சில ஆய்வுகள் மேற்கொள்ளப்பட்டுள்ளன. ஆய்வகச் சூழல்களில் சிறந்த ஒளி உறிஞ்சும் பண்புகளை வெளிப்படுத்தியுள்ள சால்கோஜனைடுகள் போன்றவை இதற்கு எடுத்துக்காட்டுகளாகும்.

6. AM 1.5 G சோதனைத் தரநிலை
ஒளிமின்னழுத்த செல்களைச் சோதிக்கும்போது, ​​AM 1.5 G-ஐ தரநிலை நிறமாலை நிலையாகப் பயன்படுத்துவது வழக்கம். AM என்பது காற்று நிறை (Air Mass) என்பதைக் குறிக்கிறது, மேலும் AM 1.5 என்பது, வளிமண்டலத்தின் வழியே சூரியக் கதிர்களின் பாதை, வளிமண்டலத்தின் வழியே சூரியனின் நேரடி செங்குத்துப் பாதையை விட ஒன்றரை மடங்கு நீளமானது என்பதைக் குறிக்கிறது. AM 1.5 G என்பது உலகளவில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படும் ஒரு தரநிலையாகும். இது, ஒரு தெளிவான நாளில் வளிமண்டலத்தின் வழியாகவும் பூமியின் மேற்பரப்பிலும் கடந்து செல்லும் சூரியக் கதிர்களின் நிறமாலை நிலையைக் குறிக்கிறது, இது சுமார் 1000 W/m² ஒளிச்செறிவுக்குச் சமமானதாகும். AM 1.5 G என்பது உலகளவில் பயன்படுத்தப்படும் ஒரு தரநிலையாகும். இது, ஒரு தெளிவான நாளில் வளிமண்டலத்தின் வழியாகவும் பூமியின் மேற்பரப்பிலும் கடந்து செல்லும் ஒளியால் உருவாக்கப்படும் நிறமாலை நிலைகளைக் குறிக்கிறது, மேலும் இது தோராயமாக 1000 W/m² ஒளிச்செறிவு மற்றும் தோராயமாக 100,000 Lux ஒளிச்செறிவுக்குச் சமமானதாகும்.
AM 1.5 G-ஐப் பயன்படுத்துவதன் மூலம், அன்றாடச் சூழல்களில் சூரிய மின்கலங்களின் செயல்திறனைத் துல்லியமாக மதிப்பிடுவதற்கு, ஆய்வகத்தில் உள்ள சோதனை நிலைமைகள் உண்மையான நிலைமைகளுக்கு முடிந்தவரை நெருக்கமாக இருப்பதை உறுதிசெய்கிறோம்.

7. உள்ளக ஒளித் தரநிலைகள் மற்றும் செறிவு
உள்ளக ஒளிச்செறிவிற்கான தேசிய தரநிலைகளும் உள்ளன. எடுத்துக்காட்டாக, சீனாவின் தொடர்புடைய தேசிய தரநிலைகளின்படி (எ.கா., கட்டிட விளக்கு வடிவமைப்புத் தரநிலை GB 50033-2013), வெவ்வேறு நோக்கங்களுக்கான உள்ளக இடங்களுக்கு வெவ்வேறு ஒளித் தேவைகள் உள்ளன. பொதுவாக, ஒரு சாதாரண அலுவலகச் சூழலுக்கான ஒளியூட்டல் அளவு சுமார் 300-500 லக்ஸ் ஆக இருக்க வேண்டும், அதே சமயம் ஒரு பள்ளி வகுப்பறைக்கான ஒளியூட்டல் தரநிலை அதிகமாக, வழக்கமாக 500 லக்ஸுக்கு மேல் இருக்கும்.
ஒரு சதுர மீட்டருக்கான உட்புற ஒளிச்செறிவை ஆற்றலாக மாற்றும்போது, ​​அது உண்மையான ஒளி மூலத்தின் வகை மற்றும் ஒளித் திறனைப் பொறுத்து, பொதுவாக 5-15 W/m² வரை இருக்கும். இந்த ஒளிச்செறிவு, வெளிப்புற சூரிய ஒளிக்கான தரநிலையை விட மிகவும் குறைவாக இருந்தாலும், அன்றாடச் செயல்பாடுகளுக்கும் உட்புற வெளிச்சத்திற்கும் போதுமானதாகும்.

8. ஒளி நிலைகளைப் பாதிக்கும் சுற்றுச்சூழல் காரணிகள்
மேலே குறிப்பிடப்பட்ட காரணிகளுடன், தூசி, பறவை எச்சங்கள், இலைகள் போன்ற மாசுபடுத்திகளால் ஏற்படும் நிழலாக்கமும் ஒளிமின்கலங்களின் ஒளி நிலைகளைப் பாதிக்கக்கூடும், இதனால் உற்பத்தி செய்யப்படும் மின்சாரம் குறைகிறது. இந்தத் தடைகள், சூரிய ஒளியின் ஒரு பகுதி ஒளிமின்கலத்தின் மேற்பரப்பை அடைவதைத் தடுக்கும். இதனால் "வெப்பப் புள்ளி விளைவு" (hot spot effect) எனப்படும் நிலை உருவாகிறது. அதாவது, தடுக்கப்பட்ட கலத்தின் வெப்பநிலை அதிகரிக்கிறது. இது செயல்திறனைக் குறைப்பது மட்டுமல்லாமல், கலத்திற்குச் சேதத்தையும் ஏற்படுத்தக்கூடும்.
இதைத் தடுக்க, மேற்பரப்பு சுத்தமாக இருப்பதை உறுதி செய்வதற்கும், ஒளி உறிஞ்சுதலை அதிகப்படுத்துவதற்கும் PV செல்களைத் தவறாமல் சுத்தம் செய்ய வேண்டும். அதிக மணல் மற்றும் தூசி உள்ள அல்லது பறவைகளின் நடமாட்டம் அடிக்கடி உள்ள பகுதிகளில் அமைந்துள்ள சில இடங்களுக்கு, தானாகவே சுத்தம் செய்யும் பூச்சு ஒன்றை நிறுவுவது அல்லது ஒரு சுத்தப்படுத்தும் அமைப்பை ஏற்படுத்துவது ஆகிய இரண்டுமே மிகவும் பயனுள்ள தீர்வுகளாகும்.