सौर पैनलों का विद्युत उत्पादन सिद्धांत

सौर सेल एक ऐसा उपकरण है जो प्रकाश के प्रति प्रतिक्रिया करता है और प्रकाश ऊर्जा को बिजली में परिवर्तित कर सकता है। कई प्रकार की सामग्रियां हैं जो फोटोवोल्टिक प्रभाव पैदा कर सकती हैं, जैसे: सिंगल क्रिस्टल सिलिकॉन, पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन, अनाकार सिलिकॉन, गैलियम आर्सेनाइड, इंडियम कॉपर सेलेनाइड और इसी तरह। उनके बिजली उत्पादन सिद्धांत मूल रूप से समान हैं, और अब फोटोवोल्टिक बिजली उत्पादन की प्रक्रिया का वर्णन करने के लिए क्रिस्टलीय सिलिकॉन को एक उदाहरण के रूप में लेते हैं। पी-टाइप क्रिस्टलीय सिलिकॉन को एन-टाइप सिलिकॉन प्राप्त करने के लिए फॉस्फोरस के साथ डोप किया जा सकता है, जिससे पीएन जंक्शन बनता है।

जब प्रकाश सौर सेल की सतह को विकिरणित करता है, तो फोटॉन का हिस्सा सिलिकॉन सामग्री द्वारा अवशोषित कर लिया जाता है; फोटॉन की ऊर्जा को सिलिकॉन परमाणुओं में स्थानांतरित कर दिया जाता है, जिससे इलेक्ट्रॉनों को संक्रमण से गुजरना पड़ता है, मुक्त इलेक्ट्रॉन बन जाते हैं, संभावित अंतर बनाने के लिए पीएन जंक्शन के दोनों किनारों पर एकत्रित होते हैं। जब सर्किट बाहर से जुड़ा होता है इस वोल्टेज की कार्रवाई के तहत, एक निश्चित आउटपुट पावर उत्पन्न करने के लिए बाहरी सर्किट के माध्यम से एक प्रवाह प्रवाहित होगा। इस प्रक्रिया का सार है: फोटॉन ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करने की प्रक्रिया।

1. सौर ऊर्जा उत्पादन सौर ऊर्जा उत्पादन के दो तरीके हैं, एक प्रकाश-गर्मी-विद्युत रूपांतरण विधि है, और दूसरा प्रकाश-विद्युत प्रत्यक्ष रूपांतरण विधि है।

(१) प्रकाश-गर्मी-विद्युत रूपांतरण विधि बिजली उत्पन्न करने के लिए सौर विकिरण का उपयोग करती है। आम तौर पर, एक सौर कलेक्टर अवशोषित गर्मी को काम कर रहे तरल पदार्थ के वाष्प में परिवर्तित करता है, और फिर बिजली उत्पन्न करने के लिए भाप टरबाइन चलाता है। पूर्व प्रक्रिया एक प्रकाश-गर्मी रूपांतरण प्रक्रिया है; बाद की प्रक्रिया एक ऊष्मा-विद्युत रूपांतरण प्रक्रिया है, जो सामान्य तापीय विद्युत उत्पादन के समान है। सौर ताप विद्युत संयंत्रों में उच्च दक्षता होती है। हालाँकि, चूंकि उनका औद्योगीकरण अभी प्रारंभिक चरण में है, इसलिए वर्तमान में निवेश अधिक है। एक 1,000MW सौर तापीय विद्युत स्टेशन के लिए 2 से 2.5 बिलियन अमेरिकी डॉलर के निवेश की आवश्यकता होती है, और 1 kW का औसत निवेश 2000 से 2500 अमेरिकी डॉलर है। इसलिए, यह छोटे पैमाने पर विशेष अवसरों के लिए उपयुक्त है, और बड़े पैमाने पर उपयोग बहुत ही आर्थिक रूप से अलाभकारी है, और यह साधारण थर्मल पावर प्लांट या परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के साथ प्रतिस्पर्धा नहीं कर सकता है।

(२) प्रकाश-से-विद्युत प्रत्यक्ष रूपांतरण विधि यह विधि सौर विकिरण ऊर्जा को सीधे विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करने के लिए फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव का उपयोग करती है। प्रकाश-से-विद्युत रूपांतरण का मूल उपकरण सौर सेल है। सौर सेल एक ऐसा उपकरण है जो फोटोवोल्टिक प्रभाव के कारण सूर्य के प्रकाश की ऊर्जा को सीधे विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करता है। यह एक अर्धचालक फोटोडायोड है। जब सूर्य फोटोडायोड पर चमकता है, तो फोटोडायोड सूर्य की प्रकाश ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित कर करंट उत्पन्न करेगा। जब कई बैटरियों को श्रृंखला में या समानांतर में जोड़ा जाता है, तो अपेक्षाकृत बड़ी उत्पादन शक्ति वाले सौर कोशिकाओं का एक वर्गाकार सरणी बन सकता है। स्थायित्व, स्वच्छता और लचीलेपन के तीन प्रमुख लाभों के साथ सौर सेल एक आशाजनक नए प्रकार का ऊर्जा स्रोत हैं। सौर कोशिकाओं का जीवनकाल लंबा होता है। जब तक सूर्य मौजूद है, सौर कोशिकाओं को एक बार निवेश किया जा सकता है और लंबे समय तक उपयोग किया जा सकता है; और ताप विद्युत उत्पादन और परमाणु ऊर्जा उत्पादन। इसके विपरीत, सौर सेल पर्यावरण प्रदूषण का कारण नहीं बनते हैं; सौर सेल बड़े, मध्यम और छोटे हो सकते हैं, एक लाख किलोवाट के मध्यम आकार के बिजली स्टेशन के रूप में बड़े हो सकते हैं, या एक घर के लिए सौर बैटरी पैक जितना छोटा हो सकता है, जो अन्य बिजली स्रोतों से बेजोड़ है।