ফোটোভোলটাইক বা সৌর কোষ

প্রতিষ্ঠান

ফোটোভোলটাইক (PV) কোষ হল একটি অর্ধপরিবাহী ডিভাইস যা আলোককে তড়িৎশক্তিতে রূপান্তর করে। PV কোষ দ্বারা উৎপন্ন ভোল্টেজ পতিত আলোর তীব্রতার উপর নির্ভর করে। "ফোটোভোলটাইক" শব্দটি আলো ("ফোটো") দ্বারা ভোল্টেজ ("ভোলটাইক") উৎপাদনের ক্ষমতার কারণে এই নাম পেয়েছে।

অর্ধপরিবাহী পদার্থে ইলেকট্রনগুলি কোভ্যালেন্ট বন্ধনে আবদ্ধ থাকে। তড়িচ্চুম্বকীয় বিকিরণ ফোটন নামক ছোট শক্তি কণাগুলি দ্বারা গঠিত। ফোটনগুলি যখন অর্ধপরিবাহী পদার্থে পতিত হয়, তখন ইলেকট্রনগুলি শক্তিসম্পন্ন হয় এবং শুরু করে উৎসারিত হওয়া।

এই শক্তিসম্পন্ন ইলেকট্রনগুলিকে ফোটোইলেকট্রন বলা হয়, এবং ইলেকট্রন উৎসারণের ঘটনাকে ফোটোইলেকট্রিক প্রভাব বলা হয়। ফোটোভোলটাইক কোষের কাজ ফোটোইলেকট্রিক প্রভাবের উপর নির্ভর করে।

ফোটোভোলটাইক কোষের নির্মাণ

আর্সেনাইড, ইন্ডিয়াম, ক্যাডমিয়াম, সিলিকন, সিলিনিয়াম এবং গ্যালিয়াম এরকম অর্ধপরিবাহী পদার্থগুলি PV কোষ তৈরি করার জন্য ব্যবহার হয়। সিলিকন এবং সিলিনিয়াম কোষ তৈরি করার জন্য সবচেয়ে বেশি ব্যবহৃত হয়।

নিম্নলিখিত সিলিকন ফোটোভোলটাইক কোষের গঠনটি উদাহরণ হিসাবে দেখানো হল:

• কোষের উপরিতল p-ধরনের পদার্থের একটি পাতলা স্তর দিয়ে তৈরি যাতে আলো সহজে পদার্থে প্রবেশ করতে পারে।

• p-ধরন এবং n-ধরনের পদার্থের চারপাশে ধাতব রিং স্থাপন করা হয়, যারা যথাক্রমে তাদের ধনাত্মক এবং ঋণাত্মক আউটপুট টার্মিনাল হিসাবে কাজ করে।

একক PV কোষগুলি একক ক্রিস্টাল বা বহু ক্রিস্টাল অর্ধপরিবাহী পদার্থ থেকে তৈরি হয়।

একক ক্রিস্টাল কোষগুলি একটি একক ক্রিস্টাল ইনগট থেকে কাটা হয়, অন্যদিকে বহু ক্রিস্টাল কোষগুলি বহু ক্রিস্টাল গঠন বিশিষ্ট পদার্থ থেকে উৎপন্ন হয়।

একক কোষের আউটপুট ভোল্টেজ এবং বিদ্যুৎ খুব কম, সাধারণত যথাক্রমে 0.6V এবং 0.8A। দক্ষতা বাড়ানোর জন্য কোষগুলিকে বিভিন্ন কনফিগারেশনে সংযুক্ত করা হয়। PV কোষ সংযোজনের তিনটি প্রধান পদ্ধতি রয়েছে:

PV কোষের সমান্তরাল সংযোজন

সমান্তরাল কনফিগারেশনে, কোষের মধ্যে ভোল্টেজ অপরিবর্তিত থাকে, অন্যদিকে মোট বিদ্যুৎ দ্বিগুণ হয় (বা কোষের সংখ্যার সাথে সমানুপাতিক হয়)। সমান্তরাল সংযুক্ত PV কোষের বৈশিষ্ট্য রেখাচিত্র নিম্নে দেখানো হল।

PV কোষের সিরিজ-সমান্তরাল সংযোজন

সিরিজ-সমান্তরাল কনফিগারেশনে, ভোল্টেজ এবং বিদ্যুৎ উভয়ই সমানুপাতিকভাবে বৃদ্ধি পায়। সৌর প্যানেল সাধারণত এই কোষের সংমিশ্রণ ব্যবহার করে উচ্চতর শক্তি আউটপুট অর্জন করে।

একটি সৌর মডিউল একক সৌর কোষগুলি সংযুক্ত করে তৈরি করা হয়। বিভিন্ন সৌর মডিউলের সমন্বয়কে সৌর প্যানেল বলা হয়।

PV কোষের কাজ

যখন আলো একটি অর্ধপরিবাহী পদার্থে পতিত হয়, তখন এটি বা অতিক্রম করতে পারে বা প্রতিফলিত হতে পারে। PV কোষগুলি অর্ধপরিবাহী পদার্থ দিয়ে তৈরি, যা নিখুঁত পরিবাহী বা অপরিবাহী নয়। এই বৈশিষ্ট্য তাদের আলোক শক্তিকে তড়িৎশক্তিতে রূপান্তরে খুব দক্ষ করে তোলে।

যখন অর্ধপরিবাহী আলোক শোষণ করে, তখন ইলেকট্রনগুলি শুরু করে উৎসারিত হওয়া। এটি ঘটে কারণ আলো ফোটন নামক ছোট শক্তি প্যাকেটগুলি দিয়ে গঠিত। যখন ইলেকট্রনগুলি ফোটন শোষণ করে, তখন তারা শক্তিসম্পন্ন হয় এবং পদার্থের মধ্যে চলতে শুরু করে। একটি অন্তর্নিহিত তড়িচ্চুম্বকীয় ক্ষেত্র এই কণাগুলিকে একটি দিকে চলার জন্য বাধ্য করে, যা একটি বিদ্যুৎ উৎপন্ন করে। অর্ধপরিবাহীতে ধাতব ইলেকট্রোডগুলি বিদ্যুৎ প্রবাহ করার জন্য অনুমতি দেয়।

নিম্নলিখিত ছবিতে একটি সিলিকন PV কোষ একটি প্রতিরোধ লোডের সাথে সংযুক্ত হয়েছে। কোষটি P-ধরন এবং N-ধরনের অর্ধপরিবাহী স্তর যুক্ত করে PN জাঙ্কশন গঠন করে।

জাঙ্কশনটি P-ধরন এবং N-ধরনের পদার্থের মধ্যে সীমারেখা। যখন আলো জাঙ্কশনে পতিত হয়, তখন ইলেকট্রনগুলি এক অঞ্চল থেকে অন্য অঞ্চলে চলতে শুরু করে।
সৌর শক্তি উৎপাদন কেন্দ্রে সৌর কোষগুলি কীভাবে স্থাপন করা হয়?
সর্বোচ্চ শক্তি বিন্দু ট্র্যাকার (MPPT), ইনভার্টার, চার্জ কন্ট্রোলার এবং ব্যাটারি এরকম ডিভাইসগুলি ব্যবহার করা হয় সৌর বিকিরণকে তড়িৎ ভোল্টেজে রূপান্তর করার জন্য।

সর্বোচ্চ শক্তি বিন্দু ট্র্যাকার (MPPT)

একটি MPPT হল একটি বিশেষায়িত ডিজিটাল কন্ট্রোলার যা সূর্যের অবস্থান ট্র্যাক করে। যেহেতু PV কোষের দক্ষতা সূর্যালোকের তীব্রতার উপর নির্ভর করে, যা পৃথিবীর ঘূর্ণনের কারণে দিনের বিভিন্ন সময়ে পরিবর্তিত হয়, MPPT প্যানেলের অবস্থান সম্পর্কে সম্পর্ক করে আলোর শোষণ এবং শক্তি উৎপাদন সর্বাধিক করে।

চার্জ কন্ট্রোলার

একটি চার্জ কন্ট্রোলার সৌর প্যানেল থেকে ভোল্টেজ নিয়ন্ত্রণ করে এবং ব্যাটারির ওভারচার্জিং বা ওভারভোল্টেজ প্রতিরোধ করে, যা নিরাপদ এবং দক্ষ শক্তি সঞ্চয়ের জন্য নিশ্চিত করে।

ইনভার্টার

একটি ইনভার্টার প্যানেল থেকে সরাসরি বিদ্যুৎ (DC) কে বিকল্প বিদ্যুৎ (AC) তে রূপান্তর করে, যা সাধারণত স্ট্যান্ডার্ড যন্ত্রপাতির জন্য প্রয়োজন, যা সাধারণত AC বিদ্যুৎ প্রয়োজন।