सौर पैनल विद्युत उत्पादन सिद्धांत

सूर्य अर्धचालक PN जंक्शन पर चमकता है, जिससे एक नया छिद्र-इलेक्ट्रॉन युग्म बनता है। PN जंक्शन के विद्युत क्षेत्र की क्रिया के तहत, छिद्र P क्षेत्र से N क्षेत्र की ओर प्रवाहित होता है, और इलेक्ट्रॉन N क्षेत्र से P क्षेत्र की ओर प्रवाहित होता है। जब परिपथ जुड़ता है, तो धारा उत्पन्न होती है। प्रकाश-विद्युत प्रभाव वाले सौर सेल इसी प्रकार कार्य करते हैं।

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

(1) प्रकाश-ऊष्मा-विद्युत रूपांतरण विधि, विद्युत उत्पादन के लिए सौर विकिरण द्वारा उत्पन्न ऊष्मीय ऊर्जा का उपयोग करती है। सामान्यतः, अवशोषित ऊष्मीय ऊर्जा को सौर संग्राहक द्वारा कार्यशील माध्यम की भाप में परिवर्तित किया जाता है, और फिर भाप टरबाइन को चलाकर विद्युत उत्पादन किया जाता है। पहली प्रक्रिया प्रकाश-ऊष्मा रूपांतरण प्रक्रिया है; दूसरी प्रक्रिया ऊष्मा-विद्युत रूपांतरण प्रक्रिया है।

(2) प्रकाश-विद्युत प्रभाव का उपयोग सौर विकिरण ऊर्जा को सीधे विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करने के लिए किया जाता है। प्रकाश-विद्युत रूपांतरण का मूल उपकरण सौर सेल है। सौर सेल एक ऐसा उपकरण है जो प्रकाश-जनन वोल्ट प्रभाव के कारण सौर प्रकाश ऊर्जा को सीधे विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करता है। यह एक अर्धचालक फोटोडायोड है। जब सूर्य फोटोडायोड पर चमकता है, तो फोटोडायोड सौर प्रकाश ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित कर विद्युत धारा उत्पन्न करता है। जब कई सेलों को श्रेणीक्रम में या समांतर क्रम में जोड़ा जाता है, तो अपेक्षाकृत अधिक उत्पादन शक्ति वाले सौर सेलों का एक वर्गाकार समूह बनाया जा सकता 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 लंबे समय तक सौर कोशिकाओं की मुख्यधारा की सामग्री बनी रहेगी।

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 तकनीकी नाकाबंदी और बाजार एकाधिकार बना हुआ है।

पॉलीसिलिकॉन की मांग मुख्य रूप से अर्धचालकों और सौर कोशिकाओं से आती है। विभिन्न शुद्धता आवश्यकताओं के अनुसार, इसे इलेक्ट्रॉनिक स्तर और सौर स्तर में विभाजित किया गया है। इनमें से, इलेक्ट्रॉनिक-ग्रेड पॉलीसिलिकॉन का हिस्सा लगभग 55% और सौर स्तर पॉलीसिलिकॉन का हिस्सा 45% है।

फोटोवोल्टिक उद्योग के तीव्र विकास के साथ, सौर कोशिकाओं में पॉलीसिलिकॉन की मांग अर्धचालक पॉलीसिलिकॉन के विकास की तुलना में तेजी से बढ़ रही है, और यह उम्मीद की जाती 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 69 मेगावाट था, लेकिन 2004 में यह लगभग 1200 मेगावाट हो गया, यानी केवल 10 वर्षों में 17 गुना वृद्धि। विशेषज्ञों का अनुमान है कि 21वीं सदी के पूर्वार्ध में सौर फोटोवोल्टिक उद्योग, परमाणु ऊर्जा को पीछे छोड़कर, सबसे महत्वपूर्ण बुनियादी ऊर्जा स्रोतों में से एक बन जाएगा।