شمسی توانائی کی پیداوار، ایک اہم صاف توانائی کے حل کے طور پر، صنعت کی طرف سے نمایاں توجہ حاصل کر چکی ہے۔ اگر آپ دلچسپی رکھتے ہیں تو آئیے شمسی خلیوں کی ساخت اور متعلقہ فوٹوولٹک مواد میں غوطہ لگائیں۔
سولر پاور جنریشن، جسے اکثر سولر سیل کہا جاتا ہے، سورج کی روشنی کو براہ راست بجلی میں تبدیل کرتا ہے۔ سولر پینلز میں، سورج سے نکلنے والے فوٹون سیمی کنڈکٹر مواد کے ایٹم بانڈز سے الیکٹرانوں کو خارج کر دیتے ہیں۔ جب یہ الیکٹران ایک ہی سمت میں حرکت کرنے پر مجبور ہوتے ہیں، تو وہ ایک برقی رو پیدا کرتے ہیں جو یا تو الیکٹرانک آلات کو طاقت دے سکتا ہے یا بجلی کے گرڈ میں کھلایا جا سکتا ہے۔
چونکہ فرانسیسی ماہر طبیعیات الیگزینڈر ایڈمنڈ بیکریل نے پہلی بار 1839 میں فوٹو وولٹک ٹیکنالوجی کی تھیوری کی تھی، شمسی توانائی کی پیداوار تحقیق کا ایک اہم موضوع رہا ہے۔ آج، امریکہ، جاپان، اور یورپ کی بڑی تحقیقی ٹیموں نے اپنے نظام شمسی کی کمرشلائزیشن کو تیز کرنے کے ساتھ، فوٹو وولٹک صنعت کے لیے بین الاقوامی منڈی میں توسیع جاری ہے۔
فوٹو وولٹک ماڈیولز
اگرچہ فوٹو وولٹک نظاموں میں مواد مختلف ہوتے ہیں، تمام ماڈیول سامنے کی طرف سے پیچھے تک کئی تہوں پر مشتمل ہوتے ہیں۔ سورج کی روشنی سب سے پہلے ایک حفاظتی تہہ (عام طور پر شیشے) سے گزرتی ہے، پھر ایک شفاف رابطہ پرت کے ذریعے سیل میں داخل ہوتی ہے۔ ماڈیول کے مرکز میں جاذب مواد ہے، جو برقی رو پیدا کرنے کے لیے فوٹون کو پکڑتا ہے۔ استعمال شدہ سیمی کنڈکٹر مواد کی قسم فوٹوولٹک نظام کی مخصوص ضروریات پر منحصر ہے۔
جاذب مواد کے نیچے پچھلی دھات کی تہہ ہے، جو برقی سرکٹ کو مکمل کرتی ہے۔ دھات کی تہہ کے نیچے ایک جامع فلمی تہہ ہے، جو ماڈیول کو واٹر پروف اور موصل بناتی ہے۔ فوٹو وولٹک ماڈیول اکثر شیشے، ایلومینیم کھوٹ یا پلاسٹک سے بنی اضافی حفاظتی پشت پناہی کی تہہ سے لیس ہوتے ہیں۔
سیمی کنڈکٹر مواد
فوٹو وولٹک نظاموں میں سیمی کنڈکٹر مواد سلکان، پولی کرسٹل لائن پتلی فلمیں، یا مونوکریسٹل لائن پتلی فلمیں ہو سکتی ہیں۔ سلکان مواد میں مونوکریسٹل لائن سلکان، پولی کرسٹل لائن سلکان، اور بے ساختہ سلکان شامل ہیں۔ Monocrystalline سلکان، اپنی باقاعدہ ساخت کے ساتھ، پولی کرسٹل لائن سلکان سے زیادہ فوٹو وولٹک تبدیلی کی کارکردگی رکھتا ہے۔
بے ساختہ سلکان میں، سلکان ایٹموں کو تصادفی طور پر تقسیم کیا جاتا ہے، جس کے نتیجے میں مونوکریسٹل لائن سلیکون کے مقابلے میں تبادلوں کی کارکردگی کم ہوتی ہے۔ تاہم، بے ساختہ سلکان زیادہ فوٹان پکڑ سکتا ہے، اور اسے جرمینیم یا کاربن جیسے عناصر کے ساتھ ملا کر اس خاصیت کو بڑھا سکتا ہے۔
کاپر انڈیم ڈسیلینائیڈ (CIS)، کیڈمیم ٹیلرائڈ (CdTe)، اور پتلی فلم سلکان عام طور پر پولی کرسٹل لائن پتلی فلمی مواد استعمال ہوتے ہیں۔ اعلی کارکردگی والے مواد جیسے گیلیم آرسنائیڈ (GaAs) میں اکثر مونوکریسٹل لائن سلکان پتلی فلمیں شامل ہوتی ہیں۔ ان مواد کو مخصوص فوٹو وولٹک ایپلی کیشنز کے لیے منتخب کیا جاتا ہے جس کی بنیاد منفرد خصوصیات جیسے کرسٹلینٹی، بینڈ گیپ سائز، جذب کرنے کی صلاحیتیں، اور پروسیسنگ میں آسانی ہے۔
سیمی کنڈکٹرز کو متاثر کرنے والے بیرونی عوامل
کرسٹل ڈھانچے میں جوہری انتظام سیمی کنڈکٹر مواد کی کرسٹل پن کا تعین کرتا ہے، جو براہ راست چارج ٹرانسپورٹ، موجودہ کثافت، اور شمسی خلیوں کی توانائی کی تبدیلی کی کارکردگی کو متاثر کرتا ہے۔ سیمی کنڈکٹر مواد کے بینڈ گیپ سے مراد وہ کم از کم توانائی ہے جو الیکٹران کو پابند حالت سے آزاد حالت میں منتقل کرنے کے لیے درکار ہوتی ہے۔ بینڈ گیپ، جسے عام طور پر مثال کے طور پر ظاہر کیا جاتا ہے، والینس بینڈ (کم توانائی) اور ترسیل بینڈ (اعلی توانائی) کے درمیان توانائی کے فرق کو بیان کرتا ہے۔
جذب قابلیت اس فاصلے کی مقدار بتاتا ہے جو کسی خاص طول موج کا فوٹون جذب ہونے سے پہلے کسی میڈیم میں داخل ہو سکتا ہے۔ اس کا تعین سیل کے مواد اور جذب شدہ فوٹوون کی طول موج سے ہوتا ہے۔
مختلف سیمی کنڈکٹر مواد اور آلات کی پروسیسنگ کی لاگت اور آسانی کا انحصار متعدد عوامل پر ہوتا ہے، بشمول استعمال شدہ مواد کی قسم اور پیمانہ، پروڈکشن سائیکل، اور ڈیپوزیشن چیمبر میں سیل کی منتقلی کی خصوصیات۔ ہر عنصر فوٹو وولٹک نسل کی مخصوص ضروریات کو پورا کرنے میں اہم کردار ادا کرتا ہے۔
