سولر سیل کا اصول

سورج سیمی کنڈکٹر pn جنکشن پر چمکتا ہے تاکہ ایک نیا سوراخ-الیکٹران جوڑا بن سکے۔ پی این جنکشن میں بلٹ ان الیکٹرک فیلڈ کے اثر کے تحت، فوٹو جنریٹڈ ہولز پی ریجن میں بہتے ہیں، اور فوٹو جنریٹڈ الیکٹران n ریجن میں بہتے ہیں۔ سرکٹ کے منسلک ہونے کے بعد، کرنٹ پیدا ہوتا ہے۔ یہ فوٹو الیکٹرک اثر شمسی خلیوں کا کام کرنے والا اصول ہے۔
شمسی توانائی سے بجلی پیدا کرنے کے دو طریقے ہیں، ایک ہلکی گرمی سے بجلی کی تبدیلی، اور دوسرا روشنی بجلی کی براہ راست تبدیلی۔
فوٹو تھرمل برقی تبدیلی
روشنی گرمی بجلی کی تبدیلی کا موڈ شمسی تابکاری سے پیدا ہونے والی حرارت کی توانائی کا استعمال کرکے بجلی پیدا کرتا ہے۔ عام طور پر جذب شدہ حرارت کی توانائی کو سولر کلیکٹر کے ذریعے ورکنگ میڈیم کی بھاپ میں تبدیل کیا جاتا ہے، اور پھر بھاپ ٹربائن کو بجلی پیدا کرنے کے لیے چلایا جاتا ہے۔ سابقہ ​​عمل روشنی گرمی کی تبدیلی کا عمل ہے۔ مؤخر الذکر عمل حرارت سے بجلی کی تبدیلی کا عمل ہے، جو عام تھرمل پاور جنریشن جیسا ہی ہے۔ سولر تھرمل پاور جنریشن کا نقصان یہ ہے کہ اس کی کارکردگی بہت کم ہے اور اس کی قیمت بہت زیادہ ہے۔ ایک اندازے کے مطابق اس کی سرمایہ کاری عام تھرمل پاور سٹیشنوں کے مقابلے میں کم از کم 5 سے 10 گنا زیادہ ہے۔ ایک 1000 میگاواٹ سولر تھرمل پاور پلانٹ کو 2 سے 2.5 بلین امریکی ڈالر کی سرمایہ کاری کرنے کی ضرورت ہے، 2000 سے 2500 امریکی ڈالر کی اوسط سرمایہ کاری 1 کلو واٹ کے ساتھ۔ اس لیے اسے چھوٹے پیمانے پر صرف خاص مواقع پر لاگو کیا جا سکتا ہے، جبکہ بڑے پیمانے پر استعمال اقتصادی نہیں ہے اور یہ عام تھرمل پاور پلانٹس یا نیوکلیئر پاور پلانٹس کا مقابلہ نہیں کر سکتا۔
براہ راست آپٹیکل برقی تبدیلی
سولر سیل پاور جنریشن مخصوص مواد کی فوٹو الیکٹرک خصوصیات کے مطابق کی جاتی ہے۔ بلیک باڈیز (جیسے سورج) مختلف طول موج (مختلف تعدد کے مطابق) کی برقی مقناطیسی لہروں کو شعاع کرتی ہیں، جیسے انفراریڈ، الٹرا وایلیٹ، مرئی روشنی، وغیرہ۔ جب یہ شعاعیں مختلف موصلوں یا سیمی کنڈکٹرز پر شعاع کرتی ہیں، تو فوٹون موصل میں آزاد الیکٹرانوں کے ساتھ تعامل کرتے ہیں۔ یا کرنٹ پیدا کرنے کے لیے سیمی کنڈکٹرز۔ طول موج جتنی کم ہوگی اور شعاع کی فریکوئنسی جتنی زیادہ ہوگی، اس کی توانائی اتنی ہی زیادہ ہوگی۔ مثال کے طور پر بالائے بنفشی شعاع کی توانائی انفراریڈ شعاعوں سے کہیں زیادہ ہے۔ تاہم، تمام طول موج کی شعاعوں کی توانائی کو برقی توانائی میں تبدیل نہیں کیا جا سکتا۔ یہ بات قابل غور ہے کہ فوٹوولٹک اثر شعاعوں کی شدت سے آزاد ہے۔ کرنٹ صرف اس وقت پیدا ہو سکتا ہے جب فریکوئنسی اس حد تک پہنچ جائے یا اس سے زیادہ ہو جو فوٹوولٹک اثر پیدا کر سکتی ہے۔ روشنی کی زیادہ سے زیادہ طول موج جو سیمی کنڈکٹر کو فوٹوولٹک اثر پیدا کر سکتی ہے اس کا تعلق سیمی کنڈکٹر کے بینڈ گیپ چوڑائی سے ہے۔ مثال کے طور پر، کرسٹل لائن سلکان کی بینڈ گیپ چوڑائی کمرے کے درجہ حرارت پر تقریباً 1.155eV ہے۔ لہذا، صرف 1100nm سے کم طول موج والی روشنی ہی کرسٹل لائن سلکان کو فوٹوولٹک اثر پیدا کر سکتی ہے۔ سولر سیل پاور جنریشن ایک قابل تجدید اور ماحول دوست بجلی پیدا کرنے کا طریقہ ہے۔ یہ کاربن ڈائی آکسائیڈ جیسی گرین ہاؤس گیسیں پیدا نہیں کرے گا اور ماحول کو آلودہ نہیں کرے گا۔ پیداواری مواد کے مطابق، اسے سلکان پر مبنی سیمی کنڈکٹر بیٹری، CdTe پتلی فلم کی بیٹری، CIGS پتلی فلم کی بیٹری، ڈائی سنسیٹائزڈ پتلی فلم کی بیٹری، نامیاتی مواد کی بیٹری وغیرہ میں تقسیم کیا جاسکتا ہے۔ خلیات، پولی کرسٹل لائن سیل اور بے ساختہ سلکان پتلی فلمی خلیات۔ شمسی خلیوں کے لیے سب سے اہم پیرامیٹر تبدیلی کی کارکردگی ہے۔ لیبارٹری میں تیار کیے گئے سلکان پر مبنی سولر سیلز میں مونو کرسٹل لائن سلکان سیلز کی کارکردگی 25.0 فیصد، پولی کرسٹل لائن سلکان سیلز کی کارکردگی 20.4 فیصد، سی آئی جی ایس پتلی فلم سیلز کی کارکردگی 19.6 فیصد، فلمی سیلز کی کارکردگی 19.6 فیصد ہے۔ 16.7 فیصد ہے، اور بے ترتیب سلکان (بے شکل سلکان) پتلی فلمی خلیوں کی کارکردگی 10.1 فیصد ہے۔
سولر سیل ایک قسم کا فوٹو الیکٹرک عنصر ہے جو توانائی کو تبدیل کرسکتا ہے۔ اس کا بنیادی ڈھانچہ P-type اور N-type کے سیمی کنڈکٹرز کو ملا کر بنایا گیا ہے۔ سیمی کنڈکٹرز کا سب سے بنیادی مواد "سلیکون" ہے، جو غیر موصل ہے۔ تاہم، اگر سیمی کنڈکٹرز میں مختلف نجاستوں کو ملایا جائے تو انہیں P-type اور N-type کے سیمی کنڈکٹرز میں بنایا جا سکتا ہے۔ پھر، پی قسم کے سیمی کنڈکٹرز میں سوراخ ہوتا ہے (پی قسم کے سیمی کنڈکٹرز میں منفی چارج کے ساتھ ایک کم الیکٹران ہوتا ہے، جسے ایک اور مثبت چارج سمجھا جا سکتا ہے)، اور این قسم کے سیمی کنڈکٹرز میں کرنٹ پیدا کرنے کے لیے ایک اور مفت الیکٹران ممکنہ فرق ہوتا ہے، لہذا جب سورج چمکتا ہے، روشنی کی توانائی سلکان ایٹم میں الیکٹرانوں کو جوش دیتی ہے تاکہ الیکٹرانوں اور سوراخوں کی نقل و حرکت پیدا ہو۔ یہ الیکٹران اور سوراخ بلٹ ان پوٹینشل سے متاثر ہوں گے، اور بالترتیب N-type اور P-type سیمی کنڈکٹرز کی طرف سے اپنی طرف متوجہ ہوں گے، اور دونوں سروں پر جمع ہوں گے۔ اس وقت، اگر باہر ایک سرکٹ بنانے کے لئے الیکٹروڈ کے ساتھ منسلک ہے، تو یہ شمسی سیل پاور جنریشن کا اصول ہے۔
مختصراً، شمسی فوٹوولٹک پاور جنریشن کا اصول یہ ہے کہ شمسی خلیوں کا استعمال 0.4 μm-1.1 μM طول موج (سلیکون کرسٹل کے لیے) سورج کی روشنی کو جذب کرنے کے لیے ہے، جو روشنی کی توانائی کو براہ راست برقی توانائی میں تبدیل کرتا ہے۔ توانائی کی پیداوار.
چونکہ سولر سیلز سے پیدا ہونے والی بجلی براہ راست کرنٹ ہوتی ہے، اس لیے اگر گھریلو آلات یا مختلف برقی آلات کو بجلی فراہم کرنا ضروری ہو، تو اسے AC پاور سے تبدیل کرنے کے لیے DC/AC کنورٹر کو انسٹال کرنا ضروری ہے اس سے پہلے کہ اسے گھر میں فراہم کیا جا سکے۔ صنعتی طاقت.
شمسی خلیوں کی چارجنگ کی نشوونما صارفین کے سامان میں شمسی خلیوں کے استعمال میں زیادہ تر چارجنگ کا مسئلہ ہوتا ہے۔ ماضی میں، عام چارج کرنے والی اشیاء میں NiMH یا NiCd خشک خلیات استعمال ہوتے تھے، لیکن NiMH خشک خلیات زیادہ درجہ حرارت کے خلاف مزاحمت نہیں کر سکتے، اور NiCd خشک خلیات ماحولیاتی آلودگی کا مسئلہ رکھتے ہیں۔ سپر کیپیسیٹرز کی تیز رفتار ترقی، بڑی صلاحیت، سکڑنے کے خلاف رقبہ اور کم قیمت کے ساتھ، کچھ شمسی مصنوعات نے سپر کیپیسیٹرز کو چارج کرنے والی اشیاء کے طور پر استعمال کرنا شروع کر دیا، اس طرح سولر چارجنگ کے بہت سے مسائل میں بہتری آئی:
تیز چارجنگ،
سروس کی زندگی 5 گنا سے زیادہ طویل ہے،
چارجنگ درجہ حرارت کی حد وسیع ہے،
شمسی خلیوں کی کھپت کو کم کریں (کم وولٹیج پر چارج کیا جا سکتا ہے)