सौर पैनल विद्युत उत्पादन सिद्धांत

सूर्य अर्धचालक पीएन जंक्शन पर चमकता है, जिससे एक नया छेद-इलेक्ट्रॉन युग्म बनता है। पीएन जंक्शन के विद्युत क्षेत्र की कार्रवाई के तहत, छेद पी क्षेत्र से एन क्षेत्र की ओर प्रवाहित होता है, और इलेक्ट्रॉन एन क्षेत्र से पी क्षेत्र की ओर प्रवाहित होता है। जब सर्किट जुड़ा होता है तो करंट बनता है। इस प्रकार फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव वाले सौर सेल काम करते हैं।

सौर ऊर्जा उत्पादन सौर ऊर्जा उत्पादन दो प्रकार का होता है, एक है प्रकाश-ताप-विद्युत रूपांतरण मोड, दूसरा है प्रत्यक्ष प्रकाश-विद्युत रूपांतरण मोड।

(1) प्रकाश-ताप-विद्युत रूपांतरण विधि बिजली उत्पन्न करने के लिए सौर विकिरण द्वारा उत्पन्न तापीय ऊर्जा का उपयोग करती है। आम तौर पर, अवशोषित तापीय ऊर्जा को सौर कलेक्टर द्वारा कार्यशील माध्यम की भाप में परिवर्तित किया जाता है, और फिर बिजली उत्पन्न करने के लिए भाप टरबाइन को चलाया जाता है। पहली प्रक्रिया प्रकाश-गर्मी रूपांतरण प्रक्रिया है; बाद वाली प्रक्रिया ऊष्मा-विद्युत रूपांतरण प्रक्रिया है।

(2) फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव का उपयोग सौर विकिरण ऊर्जा को सीधे विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करने के लिए किया जाता है। फोटोइलेक्ट्रिक रूपांतरण का मूल उपकरण सौर सेल है। सौर सेल एक ऐसा उपकरण है जो फोटोजेनरेशन वोल्ट प्रभाव के कारण सौर प्रकाश ऊर्जा को सीधे विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करता है। यह एक अर्धचालक फोटोडायोड है। जब सूरज फोटोडायोड पर चमकता है, तो फोटोडायोड सौर प्रकाश ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में बदल देगा और करंट उत्पन्न करेगा। जब कई सेल श्रृंखला में या समानांतर में जुड़े होते हैं, तो अपेक्षाकृत बड़ी आउटपुट पावर वाले सौर सेल की एक वर्गाकार सरणी बनाई जा सकती है।

वर्तमान में, क्रिस्टलीय सिलिकॉन (पॉलीसिलिकॉन और मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन सहित) सबसे महत्वपूर्ण फोटोवोल्टिक सामग्री है, इसकी बाजार हिस्सेदारी 90% से अधिक है, और भविष्य में लंबी अवधि के लिए अभी भी सौर कोशिकाओं की मुख्यधारा सामग्री होगी।

लंबे समय से, पॉलीसिलिकॉन सामग्रियों की उत्पादन तकनीक को संयुक्त राज्य अमेरिका, जापान और जर्मनी जैसे 3 देशों में 7 कंपनियों के 10 कारखानों द्वारा नियंत्रित किया गया है, जिससे एक तकनीकी नाकाबंदी और बाजार एकाधिकार बन गया है।

पॉलीसिलिकॉन की मांग मुख्य रूप से अर्धचालक और सौर कोशिकाओं से आती है। विभिन्न शुद्धता आवश्यकताओं के अनुसार, इलेक्ट्रॉनिक स्तर और सौर स्तर में विभाजित। उनमें से, इलेक्ट्रॉनिक-ग्रेड पॉलीसिलिकॉन लगभग 55% है, सौर स्तर पॉलीसिलिकॉन 45% है।

फोटोवोल्टिक उद्योग के तेजी से विकास के साथ, सौर कोशिकाओं में पॉलीसिलिकॉन की मांग सेमीकंडक्टर पॉलीसिलिकॉन के विकास की तुलना में तेजी से बढ़ रही है, और यह उम्मीद है कि 2008 तक सौर पॉलीसिलिकॉन की मांग इलेक्ट्रॉनिक-ग्रेड पॉलीसिलिकॉन से अधिक हो जाएगी।

1994 में, दुनिया में सौर कोशिकाओं का कुल उत्पादन केवल 69MW था, लेकिन 2004 में यह 1200MW के करीब था, जो कि केवल 10 वर्षों में 17 गुना वृद्धि है। विशेषज्ञों का अनुमान है कि 21वीं सदी के पूर्वार्ध में सौर फोटोवोल्टिक उद्योग सबसे महत्वपूर्ण बुनियादी ऊर्जा स्रोतों में से एक के रूप में परमाणु ऊर्जा से आगे निकल जाएगा।