सिलिकॉन सौर सेल
सौर सेल ऐसे उपकरण हैं जो प्रकाश ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करते हैं। ठीक से काम करने के लिए, कोशिकाओं को एक अर्धचालक सामग्री के साथ कवर किया जाना चाहिए जो प्रकाश को अवशोषित कर सकता है। सिलिकॉन सौर सेल सौर कोशिकाएं हैं जो सिलिकॉन के साथ लेपित हैं, और सबसे आम प्रकार का उपयोग किया जाता है। ये सेल मॉड्यूल नामक श्रृंखला में जुड़े हुए हैं, और मॉड्यूल एक सरणी बनाने के लिए परस्पर जुड़े हुए हैं जो वांछित वोल्टेज का उत्पादन करते हैं। फिर उन्हें कांच के पैनलों के पीछे एक सुरक्षात्मक कंटेनर में रखा जाता है जो कोशिकाओं को सूर्य के प्रकाश को निर्देशित करता है।
जब प्रकाश सौर पैनल से टकराता है, तो फोटॉन सेमीकंडक्टर सामग्री द्वारा अवशोषित हो जाते हैं। इलेक्ट्रॉनों को ढीला कर दिया जाता है और बिजली बनाने वाली सामग्री के माध्यम से प्रवाह किया जाता है। सिलिकॉन सौर कोशिकाओं की एक सरणी इस ऊर्जा को वर्तमान (डीसी) बिजली को निर्देशित करने के लिए परिवर्तित करती है। एक एकीकृत प्रणाली में, बिजली को इनवर्टर का उपयोग करके बिजली ग्रिड में खिलाया जाता है। स्टैंड-अलोन सोलर प्रोडक्ट्स बैटरी में बिजली स्टोर करते हैं।
जबकि सिलिकॉन एक बहुत ही सामान्य तत्व है, यह आमतौर पर सिलिका में बंधा होता है। शुद्ध सिलिकॉन को सिलिका से निकाला जाना चाहिए, और फिर इसकी चालकता को बढ़ाने के लिए संसाधित किया जाना चाहिए। शुद्ध सिलिकॉन बिजली का एक खराब कंडक्टर है, लेकिन जब कुछ अशुद्धियों को जोड़ा जाता है, तो आमतौर पर फॉस्फोरस परमाणु, यह एक उत्कृष्ट कंडक्टर बन जाता है। यह प्रसंस्करण ऊर्जा का एक बड़ा विस्तार करता है, और सिलिकॉन सौर कोशिकाओं की उच्च लागत के लिए जिम्मेदार है। परंपरागत रूप से निर्मित कोशिकाएं एकल-क्रिस्टल सिलिकॉन का उपयोग थोक रूप में करती हैं जिसे वेफर्स में काट दिया जाता है।
लागत को कम करने में मदद करने के लिए, वैज्ञानिकों ने पतली फिल्म सिलिकॉन सौर कोशिकाओं को विकसित किया है। ये केवल एक प्रतिशत सिलिकॉन का उपयोग करते हैं जो एक पारंपरिक सेल उपयोग करेगा, लेकिन दुर्भाग्य से, वे बहुत कम कुशल हैं। पतली फिल्म की कई परतों के साथ बनाई गई कोशिकाओं को विकसित किया गया है जो अधिक महंगी पारंपरिक कोशिकाओं की तरह कुशल हैं, और फिर भी कम लागत, हल्के वजन और अधिक लचीलेपन के लाभों को बनाए रखती हैं। पॉलीक्रिस्टलाइन और अनाकार पतली फिल्म सिलिकॉन कोशिकाएं अतिरिक्त, कम लागत वाले विकल्प हैं।
वैज्ञानिकों के लिए एक और चुनौती सिलिकॉन सौर कोशिकाओं की प्रभावशीलता को बढ़ाने का एक तरीका है। सूर्य के प्रकाश में तरंग दैर्ध्य की एक विस्तृत श्रृंखला होती है जिसमें ऊर्जा की एक विस्तृत श्रृंखला होती है। इनमें से कुछ सेमीकंडक्टर सामग्री द्वारा कब्जा करने के लिए आवश्यक इलेक्ट्रॉन-छेद जोड़ी बनाने के लिए बहुत कमजोर या बहुत मजबूत हैं। अधिकांश कोशिकाएं केवल 15% कुशल हैं, जिसका अर्थ है कि वे केवल 15% सूर्य के प्रकाश में उपलब्ध ऊर्जा को पकड़ते हैं जो पैनलों से गुजरता है।
दक्षता बढ़ाने और सिलिकॉन सौर कोशिकाओं की लागत को कम करने के तरीके खोजने के लिए दुनिया भर में काम किया जा रहा है। पतली-फिल्म दक्षता बढ़ाने के तरीके खोजना, जिससे लागत में बहुत कमी आती है, यह यूरोपीय संघ द्वारा वित्त पोषित अनुसंधान परियोजना की प्राथमिकता है। जापान की एक कंपनी ने कई उत्पादों में उपयोग के लिए सिलिकॉन सौर सेल विकसित किए हैं जिनकी औसत दक्षता 25% है। बोइंग-स्पेक्ट्रोलाॅब, एक अमेरिकी निगम ने एक सांद्रक सिलिकॉन सौर सेल विकसित किया है जिसमें 40.7% दक्षता है।
सौर ऊर्जा एक प्राथमिक ऊर्जा स्रोत बनने से पहले घोड़ी अनुसंधान और विकास की आवश्यकता है, फिर भी यह एक ऐसा क्षेत्र है जिसे अंतर्राष्ट्रीय ध्यान और धन प्राप्त हो रहा है। जैसे-जैसे लागत घटती है और दक्षता में सुधार होता है, सौर ऊर्जा बहुत अधिक सामान्य हो सकती है। इन चुनौतियों के साथ भी, सिलिकॉन सौर सेल पहले से ही विभिन्न प्रकार के उत्पादों में उपयोग किए जाते हैं। इनमें कैलकुलेटर, फ्लैशलाइट, फोन चार्जर, पानी के फव्वारे, और घरेलू और वाणिज्यिक गर्म पानी की व्यवस्था जैसे हर दिन के आइटम शामिल हैं।
