فوتولٹاک یا سورجی سل بیٹری

تعریف

سلب فوٹوولٹائک (PV) کی سیل ایک سیمی کنڈکٹر دستیاب جو روشنی کو برقی توانائی میں تبدیل کرتا ہے۔ PV سیل کے ذریعے پیدا ہونے والے ولٹیج کی شدت واقع ہونے والی روشنی کی شدت پر منحصر ہوتی ہے۔ "فوٹوولٹائک" اس کی صلاحیت کے نام سے مشہور ہے جس کے ذریعے روشنی ("فوٹو") کے ذریعے ولٹیج ("ولٹائک") پیدا ہوتا ہے۔

سیمی کنڈکٹر مواد میں الیکٹران کووالنٹ بانڈز سے مربوط ہوتے ہیں۔ الیکٹرومیگنیٹیک تشعشع کو کرواتی ہوئے چھوٹے انرژی کے ذرات، فوٹونز کہلاتے ہیں۔ جب فوٹونز سیمی کنڈکٹر مواد پر ضرب لگاتے ہیں تو الیکٹران توانائی سے بھر جاتے ہیں اور شروع ہوجاتے ہیں۔

ان توانائی سے بھرے الیکٹران کو فوٹو الیکٹران کہا جاتا ہے، اور الیکٹران کی خارج ہونے والی توانائی کو فوٹو الیکٹرک اثر کہا جاتا ہے۔ فوٹوولٹائک سیل کا کام فوٹو الیکٹرک اثر پر منحصر ہے۔

فوٹوولٹائک سیل کی تعمیر

آرسینائیڈ، انڈیم، کیڈمیم، سلیکون، سیلینیم اور گالیم جیسے سیمی کنڈکٹر مواد PV سیل بنانے کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔ سلیکون اور سیلینیم زیادہ تر سیل بنانے کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔

نیچے دی گئی سلیکون فوٹوولٹائک سیل کی ساخت کو مثال کے طور پر لیں:

• سیل کی اوپری سطح کو ایک پتلا لیئر p-type مواد سے بنایا گیا ہے تاکہ روشنی آسانی سے مواد میں داخل ہوسکے۔

• p-type اور n-type مواد کے اردگرد میٹل رنگ ڈالے جاتے ہیں، جو کہ مثبت اور منفی آؤٹ پٹ ٹرمینل کے طور پر کام کرتے ہیں۔

ایکلہ فوٹوولٹائک سیل مونوکرسٹلنیل یا پولیکرسٹلنیل سیمی کنڈکٹر مواد سے بنائی جاتی ہیں۔

مونوکرسٹلنیل سیل ایک واحد کرسٹل انجیٹ سے کاٹے جاتے ہیں، جبکہ پولیکرسٹلنیل سیل متعدد کرسٹل کی ساخت کے مواد سے تیار کیے جاتے ہیں۔

ایک سیل کا آؤٹ پٹ ولٹیج اور کرنٹ بہت کم ہوتا ہے، عام طور پر 0.6V اور 0.8A کے قریب ہوتا ہے۔ کارکردگی کو بہتر بنانے کے لیے سیل مختلف کنفیگریشنوں میں ملایا جاتا ہے۔ فوٹوولٹائک سیل کو جوڑنے کے لیے تین بنیادی طریقے ہیں:

فوٹوولٹائک سیل کا سمتانی مجموعہ

سمتانی کنفیگریشن میں، سیل کے درمیان ولٹیج بے تغیر رہتا ہے، جبکہ کل کرنٹ دوگنا ہو جاتا ہے (یا سیل کی تعداد کے تناسب سے بڑھ جاتا ہے)۔ سمتانی مربوط فوٹوولٹائک سیل کا خصوصی کریو نیچے دکھایا گیا ہے۔

سیریز-سمتانی فوٹوولٹائک سیل کا مجموعہ

سیریز-سمتانی کنفیگریشن میں، ولٹیج اور کرنٹ دونوں تناسب سے بڑھتے ہیں۔ سرجریل پینل عام طور پر اس کنفیگریشن کا استعمال کرتے ہیں تاکہ زیادہ طاقت کا آؤٹ پٹ حاصل کیا جاسکے۔

ایک سرجریل ماڈیول انفرادی سرجریل سیل کو ملایا کر بنایا جاتا ہے۔ متعدد سرجریل ماڈیول کا مجموعہ سرجریل پینل کہلاتا ہے۔

فوٹوولٹائک سیل کا عمل

جب روشنی سیمی کنڈکٹر مواد پر ضرب لگتی ہے تو یا تو یہ مواد کے ذریعے گزر سکتی ہے یا انٹیلفیکٹ ہو سکتی ہے۔ فوٹوولٹائک سیل سیمی کنڈکٹر سے بنائی جاتی ہیں - مواد جو کہ کامل کنڈکٹر یا انسلیٹرز نہیں ہوتے ہیں۔ یہ خاصیت انہیں روشنی کی توانائی کو برقی توانائی میں تبدیل کرنے میں بہت کارآمد بناتی ہے۔

جب سیمی کنڈکٹر روشنی کو جذب کرتا ہے تو اس کے الیکٹران شروع ہوجاتے ہیں۔ یہ اس لیے ہوتا ہے کہ روشنی کو چھوٹے انرژی کے پکیج فوٹونز کہلاتے ہیں۔ جب الیکٹران فوٹونز کو جذب کرتے ہیں تو وہ توانائی سے بھر جاتے ہیں اور مواد کے اندر حرکت شروع کرتے ہیں۔ ایک انٹرنل الیکٹرک فیلڈ ان ذرات کو ایک جانب کی طرف مجبور کرتا ہے، جس سے کرنٹ پیدا ہوتا ہے۔ سیمی کنڈکٹر پر میٹلک الیکٹروڈ کرنٹ کو باہر بہنے دیتے ہیں۔

نیچے دی گئی تصویر میں ایک سلیکون فوٹوولٹائک سیل دکھایا گیا ہے جسے ایک مقاومتی لوڈ سے جوڑا گیا ہے۔ سیل P-type اور N-type سیمی کنڈکٹر لیئرز سے بنایا گیا ہے جو PN جنکشن بنانے کے لیے ملے گئے ہیں۔

جنکشن p-type اور n-type مواد کے درمیان رابطہ ہے۔ جب روشنی جنکشن پر پڑتی ہے تو الیکٹران ایک علاقے سے دوسرے علاقے میں حرکت شروع کرتے ہیں۔
سورجی سیل کو سورجی طاقة کے پلانٹ میں کیسے نصب کیا جاتا ہے؟
ماکسیمم پاور پوائنٹ ٹریکرز (MPPTs)، انورٹرز، چارج کنٹرولرز اور بیٹریز جیسے ڈیوائسز کا استعمال کیا جاتا ہے تاکہ سورجی تشعشع کو برقی ولٹیج میں تبدیل کیا جا سکے۔

ماکسیمم پاور پوائنٹ ٹریکر (MPPT)

MPPT ایک مخصوص ڈیجیٹل کنٹرولر ہے جو سورج کی پوزیشن کو ٹریک کرتا ہے۔ کیونکہ PV سیل کی کارکردگی روشنی کی شدت پر منحصر ہوتی ہے، جو دن کے دوران زمین کی گردش کے باعث تبدیل ہوتی ہے، MPPTs پینل کی پوزیشن کو تبدیل کرتے ہیں تاکہ روشنی کی جذب اور طاقة کا آؤٹ پٹ زیادہ ہو۔

چارج کنٹرولر

چارج کنٹرولر سرجریل پینل سے آنے والے ولٹیج کو تنظیم کرتا ہے اور بیٹری کی اوورچارج یا اوور ولٹیج کو روکتا ہے، تاکہ سیف اور کارآمد توانائی کا ذخیرہ ہو سکے۔

انورٹر

انورٹر پینل سے آنے والے ڈائریکٹ کرنٹ (DC) کو ایلٹرنیٹ کرنٹ (AC) میں تبدیل کرتا ہے تاکہ معیاری آلات کے لیے استعمال کیا جا سکے، جن کو عام طور پر AC طاقة کی ضرورت ہوتی ہے۔