फोटोवोल्टेइक वा सौर सेल

परिभाषा

फोटोवोल्टेजिक (PV) सेल एक अर्धचालक उपकरण हो जसले प्रकाशलाई विद्युत ऊर्जामा परिवर्तन गर्छ। PV सेलद्वारा उत्पन्न वोल्टेज प्रकाशको तीव्रतामा निर्भर छ। "फोटोवोल्टेजिक" शब्द प्रकाश ("फोटो") द्वारा वोल्टेज ("वोल्टेइक") उत्पादन क्षमताको बारेमा आएको छ।

अर्धचालक सामग्रिहरूमा, इलेक्ट्रॉनहरू कोवालेन्ट बंधमा बंधे छन्। विद्युत चुंबकीय विकिरण फोटॉन नामक लघु ऊर्जा कणहरू समावेश गर्छ। जब फोटॉनहरू अर्धचालक सामग्रिमा प्रहार गर्छन्, त्यसपछि इलेक्ट्रॉनहरू ऊर्जावान हुन्छन् र सुरु हुन्छन् निकाल्न।

यी ऊर्जावान इलेक्ट्रॉनहरूलाई फोटोइलेक्ट्रॉन भनिन्छ, र इलेक्ट्रॉन निकासीको घटनालाई फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव भनिन्छ। फोटोवोल्टेजिक सेलको कार्य फोटोइलेक्ट्रिक प्रभावमा निर्भर छ।

फोटोवोल्टेजिक सेलको निर्माण

आर्सेनाइड, इंडियम, कैडमियम, सिलिकन, सेलीनियम, र गैलियम जस्ता अर्धचालक सामग्रिहरूलाई PV सेल बनाउन प्रयोग गरिन्छ। सिलिकन र सेलीनियम अधिकतर सेल निर्माणमा प्रयोग गरिन्छ।

निम्नलिखित सिलिकन फोटोवोल्टेजिक सेलको संरचनालाई उदाहरण रूपमा लिनुहोस्:

• सेलको ऊपरी सतह एउटा पातो प-टाइप सामग्रीको लागि बनाइएको छ जसले प्रकाशलाई सामग्रीमा सजिलै भित्र्याउन सक्छ।

• प-टाइप र एन-टाइप सामग्रीहरूको चारिदिक धातुको वलयहरू राखिएका छन्, जसले अनुक्रमिक धनात्मक र ऋणात्मक आउटपुट टर्मिनलका रूपमा काम गर्छन्।

एकल PV सेलहरू एकल अणुक्रिस्टलीय वा बहुक्रिस्टलीय अर्धचालक सामग्रीहरू दिए बनाइन्छन्।

एकल अणुक्रिस्टलीय सेलहरू एकल क्रिस्टल इन्गोटबाट काटिएका छन्, जबकि बहुक्रिस्टलीय सेलहरू बहुक्रिस्टलीय संरचनाका साथ बनेका सामग्रीहरू दिए उत्पादित छन्।

एकल सेलको आउटपुट वोल्टेज र विद्युत धाराले धेरै निम्न छ, अन्यथा लगभग ०.६V र ०.८A हुन्छ। दक्षतालाई बढाउन, सेलहरू विभिन्न संरचनामा संयोजित गरिन्छ। PV सेलहरूलाई जोड्ने प्राथमिक तीन विधिहरू छन्:

PV सेलहरूको समान्तर संयोजन

समान्तर संरचनामा, सेलहरूमा वोल्टेज अपरिवर्तित रहन्छ, जबकि कुल विद्युत धारा दुई गुना (वा सेलहरूको संख्यामा अनुपातिक रूपमा वृद्धि) हुन्छ। समान्तर-जोडिएका PV सेलहरूको विशेषता वक्र निम्न दिइएको छ।

PV सेलहरूको श्रृंखला-समान्तर संयोजन

श्रृंखला-समान्तर संरचनामा, वोल्टेज र विद्युत धारा दुवै अनुपातिक रूपमा वृद्धि हुन्छ। सौर पैनलहरू अधिक शक्ति आउटपुट पाउन यस संयोजनका प्रयोग गरिन्छ।

सौर मॉड्यूल व्यक्तिगत सौर सेलहरूलाई जोड्दा बनाइन्छ। धेरै सौर मॉड्यूलहरूको संग्रहलाई सौर पैनल भनिन्छ।

PV सेलको कार्य

जब प्रकाश अर्धचालक सामग्रीमा प्रहार गर्छ, यो या त गुम्फालो वा प्रतिबिंबित हुन सक्छ। PV सेलहरू अर्धचालक सामग्री दिए बनेका छन् - यी सामग्रीहरू पूर्ण चालक वा अचालक हुननहुन्ने छन्। यी गुण यीलाई प्रकाश ऊर्जालाई विद्युत ऊर्जामा रूपांतरण गर्न अत्यधिक दक्ष बनाउँछ।

जब अर्धचालक प्रकाश अवशोषित गर्छ, यसका इलेक्ट्रॉनहरू सुरु हुन्छन् निकाल्न। यो घटना भएको किनभने प्रकाश फोटॉन नामक लघु ऊर्जा पैकेटहरू समावेश गर्छ। जब इलेक्ट्रॉनहरू फोटॉनहरू अवशोषित गर्छन्, यी ऊर्जावान हुन्छन् र सामग्रीमा गतिमान हुन्छन्। आन्तरिक विद्युत क्षेत्र यी कणहरूलाई एक दिशामा गतिमान बनाउँछ, जसले विद्युत धारा उत्पन्न गर्छ। अर्धचालकमा धातुको इलेक्ट्रोडहरू विद्युत धारालाई बाहिर निकाल्न सक्षम बनाउँछ।

जंक्शन प-टाइप र एन-टाइप सामग्रीहरूको बीचको इंटरफेस हो। जब प्रकाश जंक्शनमा प्रहार गर्छ, इलेक्ट्रॉनहरू एक क्षेत्रबाट अर्को क्षेत्रमा गतिमान हुन्छन्।
सौर ऊर्जा संयन्त्रमा सौर सेलहरू कसरी स्थापना गरिन्छ?
महत्त्वाकांक्षी शक्ति बिन्दु ट्रैकर (MPPT), इन्वर्टर, चार्ज कन्ट्रोलर, र बैटरी जस्ता उपकरणहरू प्रयोग गरिन्छ सौर विकिरणलाई विद्युत वोल्टेजमा परिवर्तन गर्न।

महत्त्वाकांक्षी शक्ति बिन्दु ट्रैकर (MPPT)

MPPT एक विशेष डिजिटल कन्ट्रोलर हो जसले सूर्यको स्थिति ट्रैक गर्छ। चूँकि PV सेलको दक्षता सूर्यको प्रकाश तीव्रतामा निर्भर छ, जसले दिनभरमा पृथ्वीको घूर्णनकारी रूपमा बदल्छ, MPPTहरू पैनलको ओरिएन्टेशन सम्पन्न गर्दछन् ताकि प्रकाश अवशोषण र शक्ति आउटपुट महत्त्वाकांक्षी हुन्छ।

चार्ज कन्ट्रोलर

चार्ज कन्ट्रोलर सौर पैनलबाट आएको वोल्टेज नियन्त्रण गर्छ र बैटरीको ओवरचार्जिङ वा ओवरवोल्टेज रोक्दछ, यसले सुरक्षित र दक्ष ऊर्जा संचयन सुनिश्चित गर्छ।

इन्वर्टर

इन्वर्टर पैनलबाट आएको सीधा धारा (DC) बदल्दछ विकल्प धारा (AC)मा, जसको उपयोग सामान्य उपकरणहरू लागू गर्छन्, जसको लागि अधिकतर AC शक्ति आवश्यक छ।