What is Solar cell

what is Solar cell? (सोलर सेल क्या है?)

सौर सेल ये अर्धचालक उपकरण (semi conductor) जो सौर ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करते हैं, सौर सेल कहलाते हैं। इन्हें सोलर फोटोवोल्टिक सेल भी कहा जाता है। सौर ऊर्जा सेल” एक ऐसे उपकरण हैं जो सूरज की रौशनी को ऊर्जा में बदलते हैं ।

1954 में पहले सौर सेल का उत्पादन किया गया था, जिसकी दक्षता केवल एक प्रतिशत (1%) थी, जो बहुत कम है। बाद में कृत्रिम उपग्रहों की बढ़ती मांग के कारण उनकी दक्षता बढ़ाने के लिए निरंतर प्रयास किए गए और अंततः सफलता प्राप्त हुई। आजकल, उनके उत्पादन में अर्धचालकों के उपयोग के लिए धन्यवाद, पहले की तुलना में उनकी दक्षता में काफी वृद्धि हुई है।

सिलिकॉन, जर्मेनियम और गैलियम जैसे अर्धचालकों से बने सौर सेल दस प्रतिशत से अठारह प्रतिशत (10% से 18%) कुशल हैं, लेकिन सेलेनियम से बने आधुनिक सौर सेल पच्चीस प्रतिशत (25%) के समान कुशल हैं। ).

सौर ऊर्जा सेल हमारे समय में बहुत ही उपयोगी हो रहे हैं क्योंकि ये हमारे समय में एक स्वच्छ और स्थायी ऊर्जा स्रोत हैं। सौर ऊर्जा सेल हमारे सामान्य ऊर्जा सेलों से बहुत ही अलग हैं क्योंकि ये समुद्रों, नदियों और जंगलों में स्थापित नहीं होते हैं।

प्रत्येक सोलर सेल एक छोटा वोल्टेज करंट उत्पन्न करता है, इतने सारे सोलर सेल एक सोलर पैनल में एक साथ जुड़े होते हैं, जिससे हमें हाई वोल्टेज इलेक्ट्रिक करंट मिलता है।

सौर सेल का उपयोग विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों में किया जाता है, जिसमें घरों, इमारतों और व्यवसायों को बिजली देने के साथ-साथ अंतरिक्ष यान, कैलकुलेटर और पोर्टेबल इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में उपयोग किया जाता है। वे ऊर्जा के एक स्वच्छ और नवीकरणीय स्रोत हैं, क्योंकि वे संचालन के दौरान किसी भी ग्रीनहाउस गैसों या अन्य हानिकारक उत्सर्जन का उत्पादन नहीं करते हैं।

सौर कोशिकाओं के मुख्य लाभों में से एक यह है कि वे एक स्वतंत्र रूप से उपलब्ध और नवीकरणीय स्रोत: सूर्य के प्रकाश से बिजली उत्पन्न करने की क्षमता रखते हैं। उन्हें बहुत कम रखरखाव की आवश्यकता होती है क्योंकि उनके पास चलने वाले हिस्से नहीं होते हैं और उन्हें संचालित करने के लिए ईंधन की आवश्यकता नहीं होती है।

हालाँकि, सौर कोशिकाओं की कुछ सीमाएँ हैं। वे निर्माण के लिए अपेक्षाकृत महंगे हैं और सूर्य के प्रकाश को बिजली में परिवर्तित करने में उनकी दक्षता अभी भी अन्य ऊर्जा स्रोतों की तुलना में अपेक्षाकृत कम है। उन्हें सबसे प्रभावी होने के लिए धूप वाले स्थान की भी आवश्यकता होती है, जो दुनिया के कुछ हिस्सों में एक समस्या हो सकती है।

इन चुनौतियों के बावजूद, प्रौद्योगिकी में सुधार और उत्पादन लागत में कमी के कारण सौर कोशिकाओं का उपयोग तेजी से बढ़ रहा है। कई विशेषज्ञों का मानना ​​है कि आने वाले दशकों में सौर ऊर्जा में दुनिया के ऊर्जा मिश्रण में एक प्रमुख भूमिका निभाने की क्षमता है क्योंकि दुनिया ऊर्जा के स्वच्छ और नवीकरणीय स्रोतों की खोज जारी रखे हुए है।

सोलर सेल कैसे बनता है

सोलर सेल के निर्माण में कई चरण शामिल होते हैं जो विशिष्ट प्रकार के सोलर सेल के निर्माण के आधार पर थोड़ा भिन्न हो सकते हैं। हालाँकि, मूल प्रक्रिया इस प्रकार है:

सेमीकंडक्टर सामग्री को साफ करके एक पतली वेफर में बनाया जाता है। सिलिकॉन सौर कोशिकाओं में सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला अर्धचालक पदार्थ है, हालांकि अन्य सामग्री जैसे कैडमियम टेल्यूराइड और कॉपर-इंडियम-गैलियम सेलेनाइड का भी उपयोग किया जा सकता है। वेफर की मोटाई आमतौर पर लगभग 200 माइक्रोमीटर होती है, मोटे तौर पर एक मानव बाल की मोटाई।

वेफर एक विद्युत कंडक्टर के साथ लेपित होता है, जैसे एल्यूमीनियम या चांदी की पतली परत। इस तार का उपयोग सौर सेल द्वारा उत्पन्न बिजली को एकत्रित करने के लिए किया जाता है।

प्लेट को फिर फॉस्फर की एक परत के साथ लेपित किया जाता है, जो सौर सेल की सतह पर एक नकारात्मक चार्ज बनाता है। यह ऋणात्मक आवेश उन मुक्त इलेक्ट्रॉनों को आकर्षित करने में मदद करता है जो सूर्य के प्रकाश के सौर सेल से टकराने पर उत्पन्न होते हैं, जिससे उन्हें कैप्चर किया जा सकता है और बिजली के स्रोत के रूप में उपयोग किया जा सकता है।

सौर सेल को तत्वों से बचाने के लिए उसके ऊपर कांच या अन्य पारदर्शी सामग्री की एक परत लगाई जाती है। यह परत सूर्य के प्रकाश को सौर सेल में प्रवेश करने की भी अनुमति देती है, जो कि फोटोवोल्टिक प्रक्रिया के होने के लिए आवश्यक है।

पूर्ण सौर सेल तब एक विद्युत सर्किट से जुड़ा होता है जो सेल द्वारा उत्पन्न बिजली को पकड़ने और उपयोग करने की अनुमति देता है।

सौर कोशिकाओं को उनके इच्छित उपयोग के आधार पर विभिन्न आकृतियों और आकारों में बनाया जा सकता है। उन्हें एक सौर पैनल बनाने के लिए एक साथ जोड़ा जा सकता है जिसका उपयोग घरों, भवनों या अन्य अनुप्रयोगों को बिजली देने के लिए किया जाता है। पूर्ण सौर ऊर्जा प्रणाली बनाने के लिए सौर कोशिकाओं को अन्य घटकों जैसे इनवर्टर और बैटरी स्टोरेज सिस्टम के साथ भी जोड़ा जा सकता है।

एक सौर सेल में सिलिकॉन की दो अलग-अलग परतें होती हैं, नीचे की परत में इलेक्ट्रॉनों की मात्रा कम होती है क्योंकि यह ढकी रहती है, इस परत को P-टाइप (सकारात्मक प्रकार की सिलिकॉन) परत कहा जाता है।

उच्चतम कोश में इलेक्ट्रॉनों की संख्या अधिक होती है। हम इस परत को एन-टाइप (पॉजिटिव टाइप सिलिकॉन) लेयर कहते हैं जब हम पी-टाइप सिलिकॉन लेयर के ऊपर एन-टाइप सिलिकॉन लेयर को माउंट करते हैं। यह एक परत बनाता है जिसे हम परत संक्रमण कहते हैं। इलेक्ट्रॉन इस संक्रमण को पार नहीं कर सकते, वे अपने संक्रमण में बने रहते हैं।

जब हम इन सिलिकॉन सेल पर प्रकाश डालते हैं, तो फोटॉन अपनी ऊर्जा छोड़ते हैं, जिससे इलेक्ट्रॉनों का प्रवाह बढ़ जाता है, जिसके परिणामस्वरूप उच्च वोल्टेज विद्युत प्रवाह होता है।

जब सूरज की रोशनी ऊपर की परत पर पड़ती है। इसलिए वे उसके पूरे हिस्से को आत्मसात नहीं कर पाते हैं। इसके कारण अधिकतम भाग वापस परावर्तित हो जाता है, इस सौर विकिरण में से कुछ को रोकने के लिए, सौर सेल के ऊपर एंटी-रिफ्लेक्टिव कोटिंग की एक परत चढ़ा दी जाती है, ताकि सूर्य का प्रकाश अधिक से अधिक अवशोषित हो जाए। सौर सेल का नीला रंग परावर्तक परत के कारण होता है।

सोलर पैनल के प्रकार

सोलर पैनल तीन प्रकार के होते हैं: Monocrystalline सोलर पैनल, Polycrystalline सोलर पैनल और Thin-Film सोलर पैनल.

Monocrystalline Solar Panel – मोनोक्रिस्टलाइन सोलर पैनल सबसे पुराना और अधिक विकसित सोलर पैनल है. इसे बनाने के लिए लगभग 40 मोनोक्रिस्टलाइन सोलर सेल्स का इस्तेमाल किया जाता है. ये सोलर सेल्स शुद्ध सिलिकॉन के बने होते हैं. इन्हें बनाने की प्रक्रिया को czochralski method कहा जाता है, जिसमे एक seed crystal को पिघले हुए सिलिकॉन से भरे टब में रखा जाता है. इसके बाद crystal को धीरे-धीरे टब से बाहर निकाला जाता है जिससे एक solid crystal का निर्माण होता है. इसे ingot (धातु का पिंड) कहा जाता है. अब इस ingot को पतले सिलिकॉन वेफर्स में काट दिया जाता है. अब इन वेफर्स से सेल बनता है और कई सारे सेल्स को एक साथ जोड़कर सोलर पैनल तैयार किया जाता है.

मोनोक्रिस्टलाइन सोलर सेल दिखने में काले रंग के होते हैं. क्योंकि इनमे सूर्य की किरणें सीधी शुद्ध सिलिकॉन के साथ interact करती है. इसके back sheets और frames काफी रंगों में उपलब्ध होते हैं. मोनोक्रिस्टलाइन सोलर सेल दिखने में बिना कोने वाले square की तरह होते हैं. इसलिए सोलर पैनल में सेल्स के बीच थोड़ा फासला होता है.

Polycrystalline Solar Panel – पॉलीक्रिस्टलाइन सोलर पैनल एक नया डेवलपमेंट है, लेकिन यह बहुत ही तेजी के साथ पॉपुलर हो रहा है. यह अन्य सोलर पैनल के मुकाबले बेहतर तरीके से काम करता है. मोनोक्रिस्टलाइन सोलर सेल की तरह पॉलीक्रिस्टलाइन सोलर पैनल भी सिलिकॉन से बना होता है, लेकिन पॉलीक्रिस्टलाइन सेल्स एक साथ पिघले हुए सिलिकॉन क्रिस्टल के टुकड़ों से बनाते हैं.

इसे बनाने के लिए seed crystal को पिघली हुई सिलिकॉन के टब में रखा जाता है. इसे धीरे-धीरे बाहर निकालने की बजाय, crystal के टुकड़े कर ठंडा होने दिया जाता है. जब crystal अपने सांचे में ठंडा हो जाता है, तब सिलिकॉन के टुकड़े को पतले पॉलीक्रिस्टलाइन सोलर वेफर में काटा जाता है. अब इन वेफर्स को जोड़कर पॉलीक्रिस्टलाइन पैनल तैयार किया जाता है.

पॉलीक्रिस्टलाइन सेल्स दिखने में नील रंग के होते हैं. शुद्ध सिलिकॉन की तुलना में सूरज की रोशनी सिलिकॉन के टुकड़ों से अलग तरह से परावर्तित (reflect) होती है. पॉलीक्रिस्टलाइन सेल की शेप square होती है, इसलिए पैनल में सेल्स के कोनों में कोई फासला नहीं होता.

Thin-Film Solar Panel – थिन फिल्म सोलर पैनल इंडस्ट्री में एक बिल्कुल नया डेवलपमेंट है. इसकी सबसे अलग विशेषता यह है कि इसे हमेशा सिलिकॉन से नहीं बनाया जाता. इसे कई तरह के मटेरियल जैसे कैडमियम, टेल्यूराइड (CdTe), अमोर्फोस सिलिकॉन (a-Si) और कॉपर ईण्डीयुम गैलियम सोलेनाइड (CiGS) से बनाया जा सकता है. इन सोलर सेल्स को बनाने के लिए मुख्य मटेरियल को conductive material की पतली sheets के बीच रखा जाता है जिस पर प्रोटेक्शन के लिए शीशे की एक परत लगी होती है. a-Si सोलर पैनल में सिलिकॉन का इस्तेमाल होता है, लेकिन ये non-crystalline silicon का इस्तेमाल करते हैं और शीशे से ढके हुए होते हैं.

सोलर पैनल के उपयोग

सौर पैनलों का उपयोग निम्नलिखित कार्यों के लिए किया जाता है।

1. अंतरिक्ष में भेजे गए अंतरिक्ष यान में इलेक्ट्रॉनिक उपकरण सौर पैनलों द्वारा संचालित होते हैं।
2. सड़कों और शहरों में लगाई गई स्ट्रीट लाइटें दिन में सूरज की किरणों से चार्ज होती हैं और रात में जलती हैं।
3. सौर ऊर्जा का उपयोग करके खाना पकाने के लिए सौर पैनलों का उपयोग किया जा सकता है।
4. हम अपने घर की छत पर सोलर पैनल लगाकर आसानी से बिजली का उपयोग कर सकते हैं।
5. कुछ इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों और घड़ियों में बैटरी चार्ज करने के लिए सौर पैनलों का उपयोग किया जाता है।

सोलर पैनल के फायदे

सोलर पैनल का उपयोग करने के कई फायदे हैं, जिनमें से कुछ इस प्रकार हैं:

1. सोलर पैनल लगाने में सिर्फ एक बार पैसा खर्च होता है और बाद में आपको फ्री बिजली मिलेगी या आपका बिजली का बिल काफी कम आएगा।
2. सौर सेल एक ठोस अवस्था अर्धचालक उपकरण है, इससे कोई प्रदूषण नहीं होता है।
3. सोलर सेल की अधिकतम आयु 25 वर्ष होती है, जो पर्याप्त है।
4. सोलर सेल को कम रखरखाव की आवश्यकता होती है और इसे संचालित करना भी आसान होता है।
5. रखरखाव कम होना चाहिए, जिससे रखरखाव की लागत कम हो जाती है।
6. ग्रामीण क्षेत्रों में या ऐसे स्थानों पर जहां बिजली नहीं पहुंचती है या जहां बिजली की आपूर्ति बहुत कम है, सौर पैनलों का उपयोग करके बिजली प्राप्त की जा सकती है।
7. सोलर पैनल का उपयोग कहीं भी किया जा सकता है। आप चाहें तो इसे अपने घर या ऑफिस में लगा सकते हैं।

सोलर सेल से हानिया

1. सौर सेल की दक्षता केवल 15% तक होती है।
2. हमें डीसी पावर सोलर सेल से मिलती है, हमें इस डीसी पावर को एसी पावर में बदलने के लिए इन्वर्टर का उपयोग करने की आवश्यकता होती है।
3. सोलर सिस्टम लगाने का खर्चा बहुत ज्यादा आता है, खर्चा ज्यादा आता है।
4. सूर्य का प्रकाश न होने पर सौर मंडल काम नहीं करता है, इसलिए हमें कोई विद्युत ऊर्जा नहीं मिलती है।
5. घने बादल और खराब मौसम होने पर भी यह सोलर सिस्टम काम नहीं करता है।
6. सोलर पैनल पर धूल जम जाती है, जिसे हमें साफ करने की जरूरत होती है।