उच्च तापमान सौर कोशिका के प्रदर्शन को कैसे प्रभावित करता है और इसे सुधारने के लिए क्या किया जा सकता है

उच्च तापमान का सोलर सेल प्रदर्शन पर प्रभाव

रूपांतरण दक्षता की कमी

अधिकांश सोलर सेल (जैसे, क्रिस्टलीय सिलिकॉन सोलर सेल) के लिए, जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, उनकी रूपांतरण दक्षता कम हो जाती है। यह इसलिए होता है क्योंकि उच्च तापमान पर, सिलिकॉन जैसे अर्धचालक सामग्रियों के आंतरिक गुण बदल जाते हैं। तापमान में वृद्धि के साथ, अर्धचालक का बैंड-गैप चौड़ाई कम हो जाती है, जिससे अंतर्निहित उत्तेजना के कारण अधिक इलेक्ट्रॉन-होल युग्म उत्पन्न होते हैं। हालांकि, इन अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन-होल युग्मों की पुनर्योजन की संभावना भी बढ़ जाती है, जिससे संग्रहित एफेक्टिव कैरियरों की संख्या कम हो जाती है, जो इलेक्ट्रोड पर एकत्रित किए जा सकते हैं, इस प्रकार सेल की शॉर्ट सर्किट करंट, ओपन सर्किट वोल्टेज और फिल फैक्टर में कमी आती है, और अंततः रूपांतरण दक्षता में कमी आती है। उदाहरण के लिए, क्रिस्टलीय सिलिकॉन सोलर सेल का तापमान गुणांक लगभग -0.4% /°C से -0.5% /°C तक होता है, जिसका अर्थ है कि प्रत्येक 1°C की वृद्धि पर, उनकी रूपांतरण दक्षता 0.4% से 0.5% तक कम हो जाती है।

लंबाई की कमी

उच्च तापमान सोलर मॉड्यूल के अंदर की सामग्रियों के पुराने होने की प्रक्रिया को भी तेज करता है। बैटरी के पैकेजिंग सामग्रियों की दृष्टि से, उच्च तापमान पैकेजिंग फिल्म (जैसे EVA फिल्म) के पुराने होने, पीले होने, और देहीनी आदि समस्याओं का कारण बन सकता है। सेल के लिए, उच्च तापमान सिलिकॉन वाफर के अंदर जाली दोषों की वृद्धि का कारण बन सकता है, जिससे बैटरी की लंबावधि स्थायित्व और उपयोगकाल प्रभावित होता है।

उच्च तापमान पर सोलर सेल के प्रदर्शन को सुधारने की विधियाँ

ताप निकासी डिजाइन

पैसिव ताप निकासी

सोलर सेल मॉड्यूल का संरचनात्मक डिजाइन ताप निकासी के लिए अनुकूल होता है। उदाहरण के लिए, पैनल के पीछे और हवा के बीच संपर्क क्षेत्र बढ़ाना, एक अच्छी तापीय चालकता वाली सामग्री का उपयोग करना, जैसे एक धातु बैकप्लेट या उच्च तापीय चालकता वाला कंपोजिट बैकप्लेट, जिससे बैटरी द्वारा उत्पन्न होने वाली ऊष्मा बाहरी वातावरण में आसानी से भेजी जा सकती है। इसके अलावा, बैटरी कम्पोनेंट का पैकेजिंग संरचना तर्कसंगत ढंग से डिजाइन की जाती है, और अच्छी सांस लेने वाली पैकेजिंग सामग्री का उपयोग ताप निकासी को सुविधाजनक बनाने के लिए किया जाता है।

एक्टिव ताप निकासी

पंखों जैसे बलपूर्वक हवा ठंडा करने वाले उपकरणों का उपयोग किया जा सकता है। छोटे पंख सोलर एरे में स्थापित किए जाते हैं, जो हवा के बलपूर्वक घुमावदार द्वारा बैटरी की सतह से ताप निकालते हैं। बड़े सोलर पावर स्टेशनों के लिए, तरल ठंडा करने वाली प्रणालियों का भी उपयोग किया जा सकता है, जैसे पानी या विशेष ठंडाक तरल का पाइप में परिपथ में चलाना, जो बैटरी मॉड्यूल द्वारा उत्पन्न होने वाली ऊष्मा को ले जाता है। यह विधि उच्च ताप निकासी दक्षता वाली है, लेकिन इसकी लागत अपेक्षाकृत अधिक होती है, और यह बड़े पैमाने पर पावर स्टेशनों या विशेष अनुप्रयोग परिदृश्यों के लिए उपयुक्त है, जहाँ उच्च विद्युत उत्पादन दक्षता की आवश्यकता होती है।

सामग्री का सुधार

नई अर्धचालक सामग्री

उच्च तापमान विशेषताओं वाली नई अर्धचालक सामग्रियों का शोध और विकास करके सोलर सेल बनाना। उदाहरण के लिए, परोव्स्काइट सोलर सेल उच्च तापमान पर अपेक्षाकृत अच्छी प्रदर्शन स्थायित्व रखते हैं, और उनका तापमान गुणांक क्रिस्टलीय सिलिकॉन सेलों से कम होता है। हालांकि परोव्स्काइट सेल अभी भी कुछ तकनीकी चुनौतियों का सामना कर रहे हैं, लेकिन वे उच्च तापमान प्रदर्शन में सुधार के लिए बड़ी क्षमता रखते हैं।

उच्च तापमान प्रतिरोधी पैकेजिंग सामग्री

उच्च तापमान प्रतिरोधी पैकेजिंग सामग्रियों का विकास और उपयोग। उदाहरण के लिए, पारंपरिक EVA फिल्म की जगह नई पॉलीओलिफिन पैकेजिंग सामग्री का उपयोग, जो उच्च तापमान पर बेहतर स्थायित्व रखती है, और यह पुरानी पैकेजिंग सामग्री द्वारा बैटरी प्रदर्शन पर प्रभाव को कम कर सकती है।

प्रकाशिक प्रबंधन और तापमान संशोधन प्रौद्योगिकी

प्रकाशिक प्रबंधन

प्रकाशिक डिजाइन द्वारा बैटरी द्वारा अतिरिक्त ताप को कम किया जाता है। उदाहरण के लिए, चयनात्मक अवशोषण कोटिंग या प्रकाशिक प्रतिबिंबक का उपयोग किया जाता है, ताकि सोलर सेल केवल विद्युत उत्पादन के लिए उपयोगी विशिष्ट तरंगदैर्ध्य वाले प्रकाश को अवशोषित कर सकें, जबकि अन्य तरंगदैर्ध्य वाले प्रकाश, जहाँ ताप आसानी से उत्पन्न होता है, को प्रतिबिंबित किया जाता है, जिससे सेल का तापमान कम हो जाता है।

तापमान संशोधन प्रौद्योगिकी

सोलर सेल के सर्किट डिजाइन में तापमान संशोधन प्रौद्योगिकी का उपयोग किया जाता है। उदाहरण के लिए, सर्किट में एक तापमान सेंसर और संशोधन सर्किट जोड़कर, बैटरी के तापमान के आधार पर बैटरी की कार्यवाही को वास्तविक समय में समायोजित किया जाता है, जैसे लोड रिजिस्टेंस को बदलना या रिवर्स बायस लगाना, ताकि उच्च तापमान का बैटरी प्रदर्शन पर असर को कम किया जा सके।