सौर सेल: कार्यप्रिंशिप और निर्माण (आरेख सहित)
सौर सेल क्या है?
एक सौर सेल (जिसे फोटोवोल्टेजिक सेल या पीवी सेल भी कहते हैं) को एक विद्युतीय उपकरण के रूप में परिभाषित किया गया है जो प्रकाश ऊर्जा को फोटोवोल्टेजिक प्रभाव के माध्यम से विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करता है। एक सौर सेल मूल रूप से एक पी-एन जंक्शन डायोड है। सौर सेल एक प्रकार का फोटोइलेक्ट्रिक सेल है, जिसे एक उपकरण के रूप में परिभाषित किया गया है जिसके विद्युतीय विशेषताओं - जैसे धारा, वोल्टेज, या प्रतिरोध - प्रकाश से संपर्क करने पर बदल जाते हैं।
व्यक्तिगत सौर सेल को आमतौर पर सौर पैनल के रूप में जाने वाले मॉड्यूलों में संयोजित किया जा सकता है। सामान्य सिंगल जंक्शन सिलिकॉन सौर सेल लगभग 0.5 से 0.6 वोल्ट तक की अधिकतम ओपन-सर्किट वोल्टेज उत्पन्न कर सकता है। इसके अलावा यह बहुत कम है - लेकिन याद रखें कि ये सौर सेल छोटे हैं। जब इन्हें एक बड़े सौर पैनल में संयोजित किया जाता है, तो अच्छी मात्रा में नवीकरणीय ऊर्जा उत्पन्न की जा सकती है।
सौर सेल का निर्माण
सौर सेल मूल रूप से एक जंक्शन डायोड है, हालांकि इसका निर्माण पारंपरिक पी-एन जंक्शन डायोड से थोड़ा अलग है। एक बहुत ही पतली पी-टाइप अर्धचालक परत को एक अपेक्षाकृत मोटी एन-टाइप अर्धचालक परत पर बढ़ाई जाती है। फिर हम पी-टाइप अर्धचालक परत के शीर्ष पर कुछ उत्कृष्ट इलेक्ट्रोड लगाते हैं।
ये इलेक्ट्रोड प्रकाश को पतली पी-टाइप परत तक पहुंचने से रोकते नहीं हैं। पी-टाइप परत के ठीक नीचे एक पी-एन जंक्शन होता है। हम एन-टाइप परत के नीचे एक धारा संग्रह इलेक्ट्रोड भी प्रदान करते हैं। हम पूरे विन्यास को एक पतली कांच से घेरते हैं ताकि सौर सेल को किसी भी यांत्रिक झटके से सुरक्षा प्रदान की जा सके।
सौर सेल का कार्य तंत्र
जब प्रकाश पी-एन जंक्शन तक पहुंचता है, तो प्रकाश फोटॉन आसानी से जंक्शन में प्रवेश कर सकते हैं, बहुत ही पतली पी-टाइप परत के माध्यम से। प्रकाश ऊर्जा, फोटॉन के रूप में, जंक्शन को एक संख्या में इलेक्ट्रॉन-होल युग्म बनाने के लिए पर्याप्त ऊर्जा प्रदान करती है। आगत प्रकाश जंक्शन की थर्मल संतुलन स्थिति को तोड़ता है। डिप्लेशन क्षेत्र में मुक्त इलेक्ट्रॉन तेजी से जंक्शन के एन-टाइप तरफ आ सकते हैं।
इसी तरह, डिप्लेशन में होल तेजी से जंक्शन के पी-टाइप तरफ आ सकते हैं। जब, नए रूप से बने मुक्त इलेक्ट्रॉन एन-टाइप तरफ आते हैं, तो वे जंक्शन के बारियर पोटेंशियल के कारण और आगे नहीं जा सकते।
इसी तरह, नए रूप से बने होल जब पी-टाइप तरफ आते हैं, तो वे जंक्शन के बारियर पोटेंशियल के कारण और आगे नहीं जा सकते। जैसे-जैसे इलेक्ट्रॉनों की सांद्रता एक तरफ, अर्थात् एन-टाइप तरफ बढ़ती है और होलों की सांद्रता दूसरी तरफ, अर्थात् पी-टाइप तरफ बढ़ती है, तो पी-एन जंक्शन एक छोटे बैटरी सेल की तरह व्यवहार करेगा। एक वोल्टेज निर्धारित किया जाता है जिसे फोटो वोल्टेज कहा जाता है। यदि हम जंक्शन पर एक छोटा लोड जोड़ते हैं, तो इसमें एक छोटी धारा बहने लगेगी।
फोटोवोल्टेजिक सेल की वी-आई विशेषताएं
सौर सेल में प्रयोग किए जाने वाले सामग्री
इस उद्देश्य के लिए प्रयोग की जाने वाली सामग्रियों को 1.5 इव के करीब बैंड गैप होना चाहिए। सामान्य रूप से प्रयोग की जाने वाली सामग्रियाँ हैं-
सिलिकॉन।
गैलियम आर्सेनाइड (GaAs)।
कैडमियम टेल्यूराइड (CdTe)।
कॉपर इन्डियम सेलेनाइड (CuInSe2)।
सौर सेल में प्रयोग की जाने वाली सामग्रियों के लिए मानक
1 इव से 1.8 इव तक का बैंड गैप होना चाहिए।
उच्च ऑप्टिकल अवशोषण होना चाहिए।
उच्च विद्युतीय चालकता होनी चाहिए।
कच्चा सामग्री विशाल मात्रा में उपलब्ध होनी चाहिए और सामग्री की कीमत कम होनी चाहिए।
सौर सेल के लाभ
इससे कोई प्रदूषण नहीं होता।
यह लंबे समय तक चल सकता है।
कोई रखरखाव की लागत नहीं होती।
सौर सेल के दोष
इसकी स्थापना की लागत उच्च होती है।
इसकी दक्षता कम होती है।
बादलों वाले दिन पर ऊर्जा उत्पन्न नहीं हो सकती और रात्रि में भी हमें सौर ऊर्जा नहीं मिलेगी।
