کیا سولر سیل واقعی سن پروف ہیں؟

شمسی خلیات غیر مکینیکل آلات ہیں جو فوٹو وولٹک اثر کے ذریعے سورج کی روشنی کو براہ راست بجلی میں تبدیل کرنے کے لیے سیمی کنڈکٹرز کا استعمال کرتے ہیں۔ بدیہی طور پر، لوگ سوچ سکتے ہیں کہ شمسی خلیات تیز سورج کی روشنی میں پروان چڑھتے ہیں، لیکن کیا واقعی ایسا ہے؟

انسانیت نے طویل عرصے سے شمسی توانائی کا استعمال کیا ہے، اسے تبدیل کرنے کے تین اہم طریقے ہیں: فوٹوولٹک تبدیلی، فوٹو تھرمل تبدیلی، اور فوٹو کیمیکل تبدیلی۔ فوٹو وولٹک (PV) پاور جنریشن، جو سورج کی روشنی کو بجلی میں تبدیل کرتی ہے، شمسی توانائی کے سب سے زیادہ موثر استعمال میں سے ایک ہے۔

فوٹو وولٹک اثر پہلی بار 1839 میں فرانسیسی سائنسدان ایڈمنڈ بیکریل نے دیکھا تھا، اور اس سے مراد برقی پوٹینشل کی نسل ہے جب روشنی کسی سیمی کنڈکٹر سے ٹکراتی ہے۔ بعد میں، آئن سٹائن نے روشنی کے کوانٹم تھیوری کا استعمال کرتے ہوئے اس اثر کی وضاحت کی، جس نے انہیں 1921 میں فزکس کا نوبل انعام حاصل کیا۔

فوٹو الیکٹرک اثر کے برعکس، جو اس وقت ہوتا ہے جب روشنی کسی ایک موصل سے ٹکراتی ہے، فوٹو وولٹک اثر دو سیمی کنڈکٹر پلیٹوں کے درمیان باؤنڈری پر ہوتا ہے۔ جب کسی تار سے جڑا ہوتا ہے، تو یہ باؤنڈری ایک برقی میدان بناتی ہے، جس سے کرنٹ چل سکتا ہے۔

تو، شمسی خلیے سورج کی روشنی کو بجلی میں کیسے بدلتے ہیں؟ سورج کی روشنی برقی مقناطیسی تابکاری کا ایک وسیع طیف ہے۔ جب یہ شمسی خلیے سے ٹکراتی ہے تو تابکاری منعکس، جذب یا اس سے گزر سکتی ہے۔ صرف جذب شدہ تابکاری برقی توانائی میں تبدیل ہوتی ہے۔

سلکان پر مبنی سیمی کنڈکٹرز کے لیے، ایک الیکٹران کو اس کے ایٹم سے ڈھیلا کرنے کے لیے 1.11 الیکٹران وولٹ (eV) کی توانائی درکار ہوتی ہے۔ اس حد سے زیادہ توانائی والے فوٹون ہی بجلی پیدا کر سکتے ہیں۔ تاہم، زیادہ توانائی والے فوٹونز سے اضافی توانائی گرمی کے طور پر ضائع ہو جاتی ہے، جو سولر پینل کو گرم کرنے میں معاون ہوتی ہے، جو اس کا درجہ حرارت محیطی ہوا سے اوپر بڑھا سکتا ہے۔

مقبول عقیدے کے برعکس، سلکان پر مبنی شمسی خلیات دراصل ٹھنڈے ماحول کو ترجیح دیتے ہیں، حالانکہ انہیں اب بھی سورج کی روشنی کی ضرورت ہوتی ہے۔ جیسے جیسے درجہ حرارت بڑھتا ہے، اتنی ہی مقدار میں سورج کی روشنی حاصل کرنے کے باوجود شمسی پینل کم توانائی پیدا کرتے ہیں۔

زیادہ درجہ حرارت بنیادی طور پر اوپن سرکٹ وولٹیج کو کم کرتا ہے (وہ وولٹیج جب کوئی کرنٹ نہ بہہ رہا ہو)، حالانکہ شارٹ سرکٹ کرنٹ (کرنٹ جب سیل شارٹ سرکٹ ہوتا ہے) نسبتاً مستحکم رہتا ہے۔ اس کا مطلب ہے کہ زیادہ درجہ حرارت کم کارکردگی اور کم پیداواری طاقت کا باعث بنتا ہے۔

شمسی خلیوں کو عام طور پر 25 ° C (77 ° F) کے معیاری درجہ حرارت پر جانچا جاتا ہے۔ جب پینل کا درجہ حرارت 60°C (140°F) یا اس سے زیادہ تک پہنچ جاتا ہے، تو اس کی پاور آؤٹ پٹ نمایاں طور پر گر جاتی ہے۔ درجہ حرارت میں ہر ڈگری کے اضافے کے لیے، شارٹ سرکٹ کرنٹ میں صرف 0.04% اضافہ ہوتا ہے، جبکہ اوپن سرکٹ وولٹیج میں 0.4% کی کمی واقع ہوتی ہے۔

اگرچہ گرمیوں میں کارکردگی کم ہو جاتی ہے، اس موسم میں سورج کی روشنی کی کثرت اب بھی دیگر موسموں کے مقابلے توانائی کی مجموعی پیداوار میں اضافہ کرتی ہے۔