सोलर सेल: कार्य तथा निर्माण (आरेख सहित)
सोलर सेल क्या है?
एक सोलर सेल (जिसे फोटोवोल्टेक सेल या पीवी सेल भी कहते हैं) को एक विद्युत उपकरण के रूप में परिभाषित किया जाता है जो प्रकाश ऊर्जा को फोटोवोल्टेक प्रभाव के माध्यम से विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करता है। एक सोलर सेल मूल रूप से एक पी-एन जंक्शन डायोड होता है। सोलर सेल एक प्रकार का फोटोइलेक्ट्रिक सेल होता है, जिसे एक उपकरण के रूप में परिभाषित किया जाता है जिसकी विद्युत विशेषताएँ - जैसे कि धारा, वोल्टेज, या प्रतिरोध - प्रकाश के संपर्क में आने पर बदलती हैं।
व्यक्तिगत सोलर सेल को संयोजित करके सामान्यतः सोलर पैनल के रूप में जाने वाले मॉड्यूल बनाए जा सकते हैं। सामान्य एकल जंक्शन सिलिकॉन सोलर सेल लगभग 0.5 से 0.6 वोल्ट की अधिकतम ओपन-सर्किट वोल्टेज उत्पन्न कर सकता है। इसके अपने आप में यह बहुत कम है - लेकिन याद रखें कि ये सोलर सेल छोटे होते हैं। जब इन्हें एक बड़े सोलर पैनल में संयोजित किया जाता है, तो पुनर्नवीकरणीय ऊर्जा का उत्पादन किया जा सकता है।
सोलर सेल का निर्माण
सोलर सेल मूल रूप से एक जंक्शन डायोड है, हालांकि इसका निर्माण पारंपरिक पी-एन जंक्शन डायोड से थोड़ा अलग होता है। एक बहुत ही पतली पी-टाइप अर्धचालक परत को एक अपेक्षाकृत मोटी एन-टाइप अर्धचालक परत पर उगाया जाता है। फिर हम पी-टाइप अर्धचालक परत के शीर्ष पर कुछ फाइनर 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 निचले हिस्से पर एक धारा संग्रही इलेक्ट्रोड भी प्रदान करते हैं। हम पूरे संयोजन को पतले कांच से ढँक देते हैं ताकि सोलर सेल को किसी भी यांत्रिक झटके से सुरक्षा प्रदान की जा सके।
सोलर सेल का कार्य तंत्र
जब प्रकाश पी-एन जंक्शन तक पहुंचता है, तो प्रकाश फोटॉन बहुत ही पतली पी-टाइप परत के माध्यम से आसानी से जंक्शन में प्रवेश कर सकते हैं। प्रकाश ऊर्जा, फोटॉन के रूप में, जंक्शन को इलेक्ट्रॉन-होल युग्मों का निर्माण करने के लिए पर्याप्त ऊर्जा प्रदान करती है। आगंतुक प्रकाश जंक्शन की थर्मल संतुलन स्थिति को तोड़ता है। डीप्लेशन क्षेत्र में मुक्त इलेक्ट्रॉन तेजी से जंक्शन के एन-टाइप तरफ आ सकते हैं।
इसी तरह, डीप्लेशन में होल तेजी से जंक्शन के पी-टाइप तरफ आ सकते हैं। जब, नए निर्मित मुक्त इलेक्ट्रॉन एन-टाइप तरफ आते हैं, तो वे जंक्शन के बारियर पोटेंशियल के कारण जंक्शन को पार नहीं कर सकते।
इसी तरह, नए निर्मित होल जब पी-टाइप तरफ आते हैं, तो वे जंक्शन के बारियर पोटेंशियल के कारण जंक्शन को पार नहीं कर 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 छोटी बैटरी की तरह व्यवहार करता है। एक वोल्टेज स्थापित होता है, जिसे फोटो वोल्टेज कहा जाता है। यदि हम जंक्शन पर एक छोटा लोड जोड़ते हैं, तो उसमें एक छोटी धारा बहने लगेगी।
फोटोवोल्टेक सेल की वी-आई विशेषताएँ
सोलर सेल में प्रयोग किए जाने वाले सामग्री
इस उद्देश्य के लिए प्रयोग की जाने वाली सामग्री का बैंड गैप 1.5ev के करीब होना चाहिए। सामान्य रूप से प्रयोग की जाने वाली सामग्री निम्नलिखित हैं-
सिलिकॉन।
गैलियम आर्सेनाइड (GaAs)।
कैडमियम टेल्यूराइड (CdTe)।
कॉपर इन्डियम सेलेनाइड (CuInSe2)।
सोलर सेल में प्रयोग की जाने वाली सामग्री के लिए मानदंड
1ev से 1.8ev के बीच बैंड गैप होना चाहिए।
उच्च ऑप्टिकल अवशोषण होना चाहिए।
उच्च विद्युत संचालन क्षमता होनी चाहिए।
कच्ची सामग्री पर्याप्त मात्रा में उपलब्ध होनी चाहिए और सामग्री की लागत कम होनी चाहिए।
सोलर सेल के फायदे
इससे कोई प्रदूषण नहीं होता।
यह लंबे समय तक चलता है।
कोई रखरखाव की लागत नहीं होती।
सोलर सेल के नुकसान
इसकी स्थापना की लागत अधिक होती है।
इसकी कार्यक्षमता कम होती है।
बादली दिनों में ऊर्जा उत्पादित नहीं होती और रात में हमें सोलर ऊर्जा नहीं मिलती।
