സോളാർ പാനലുകളുടെ വൈദ്യുതി ഉൽപാദന തത്വം

അർദ്ധചാലക പിഎൻ ജംഗ്ഷനിൽ സൂര്യൻ പ്രകാശിക്കുകയും ഒരു പുതിയ ദ്വാര-ഇലക്ട്രോൺ ജോഡി രൂപപ്പെടുകയും ചെയ്യുന്നു. പിഎൻ ജംഗ്ഷന്റെ വൈദ്യുത മണ്ഡലത്തിന്റെ പ്രവർത്തനത്തിൽ, ദ്വാരം പി മേഖലയിൽ നിന്ന് എൻ മേഖലയിലേക്കും, ഇലക്ട്രോൺ എൻ മേഖലയിൽ നിന്ന് പി മേഖലയിലേക്കും ഒഴുകുന്നു. സർക്യൂട്ട് ബന്ധിപ്പിക്കുമ്പോൾ, വൈദ്യുതധാര രൂപം കൊള്ളുന്നു. ഫോട്ടോഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റ് സോളാർ സെല്ലുകൾ പ്രവർത്തിക്കുന്നത് അങ്ങനെയാണ്.

സൗരോർജ്ജ ഉൽപ്പാദനം സൗരോർജ്ജ ഉൽപ്പാദനത്തിന് രണ്ട് തരമുണ്ട്, ഒന്ന് പ്രകാശ-താപ-വൈദ്യുതി പരിവർത്തന മോഡ്, മറ്റൊന്ന് നേരിട്ടുള്ള പ്രകാശ-വൈദ്യുതി പരിവർത്തന മോഡ്.

(1) പ്രകാശ-താപ-വൈദ്യുത പരിവർത്തന രീതി വൈദ്യുതി ഉൽ‌പാദിപ്പിക്കുന്നതിന് സൗരോർജ്ജം ഉൽ‌പാദിപ്പിക്കുന്ന താപ ഊർജ്ജം ഉപയോഗിക്കുന്നു. സാധാരണയായി, ആഗിരണം ചെയ്യപ്പെടുന്ന താപ ഊർജ്ജം സോളാർ കളക്ടർ പ്രവർത്തന മാധ്യമത്തിന്റെ നീരാവിയായി പരിവർത്തനം ചെയ്യുന്നു, തുടർന്ന് സ്റ്റീം ടർബൈൻ വൈദ്യുതി ഉൽ‌പാദിപ്പിക്കുന്നു. ആദ്യ പ്രക്രിയ പ്രകാശ-താപ പരിവർത്തന പ്രക്രിയയാണ്; രണ്ടാമത്തെ പ്രക്രിയ താപ-വൈദ്യുത പരിവർത്തന പ്രക്രിയയാണ്.

(2) സൗരോർജ്ജത്തെ നേരിട്ട് വൈദ്യുതോർജ്ജമാക്കി മാറ്റാൻ ഫോട്ടോഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റ് ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഫോട്ടോഇലക്ട്രിക് പരിവർത്തനത്തിന്റെ അടിസ്ഥാന ഉപകരണം സോളാർ സെല്ലാണ്. ഫോട്ടോജനറേഷൻ വോൾട്ട് പ്രഭാവം കാരണം സൗരോർജ്ജത്തെ നേരിട്ട് വൈദ്യുതോർജ്ജമാക്കി മാറ്റുന്ന ഒരു ഉപകരണമാണ് സോളാർ സെൽ. ഇത് ഒരു സെമികണ്ടക്ടർ ഫോട്ടോഡയോഡാണ്. ഫോട്ടോഡയോഡിൽ സൂര്യൻ പ്രകാശിക്കുമ്പോൾ, ഫോട്ടോഡയോഡ് സൗരോർജ്ജത്തെ വൈദ്യുതോർജ്ജമാക്കി മാറ്റുകയും വൈദ്യുതധാര സൃഷ്ടിക്കുകയും ചെയ്യും. നിരവധി സെല്ലുകൾ പരമ്പരയിലോ സമാന്തരമായോ ബന്ധിപ്പിക്കുമ്പോൾ, താരതമ്യേന വലിയ ഔട്ട്പുട്ട് പവർ ഉള്ള സോളാർ സെല്ലുകളുടെ ഒരു ചതുരാകൃതിയിലുള്ള ശ്രേണി രൂപപ്പെടുത്താൻ കഴിയും.

നിലവിൽ, ക്രിസ്റ്റലിൻ സിലിക്കൺ (പോളിസിലിക്കൺ, മോണോക്രിസ്റ്റലിൻ സിലിക്കൺ എന്നിവയുൾപ്പെടെ) ഏറ്റവും പ്രധാനപ്പെട്ട ഫോട്ടോവോൾട്ടെയ്ക് വസ്തുക്കളാണ്, അതിന്റെ വിപണി വിഹിതം 90% ൽ കൂടുതലാണ്, ഭാവിയിൽ ദീർഘകാലത്തേക്ക് സോളാർ സെല്ലുകളുടെ മുഖ്യധാരാ വസ്തുക്കളായി ഇത് തുടരും.

വളരെക്കാലമായി, പോളിസിലിക്കൺ വസ്തുക്കളുടെ ഉൽപ്പാദന സാങ്കേതികവിദ്യ അമേരിക്ക, ജപ്പാൻ, ജർമ്മനി തുടങ്ങിയ 3 രാജ്യങ്ങളിലെ 7 കമ്പനികളുടെ 10 ഫാക്ടറികൾ നിയന്ത്രിച്ചുവരുന്നു, ഇത് ഒരു സാങ്കേതിക ഉപരോധവും വിപണി കുത്തകയും സൃഷ്ടിക്കുന്നു.

പോളിസിലിക്കണിന് പ്രധാനമായും ആവശ്യം വരുന്നത് സെമികണ്ടക്ടറുകളിൽ നിന്നും സോളാർ സെല്ലുകളിൽ നിന്നുമാണ്. വ്യത്യസ്ത പരിശുദ്ധി ആവശ്യകതകൾ അനുസരിച്ച്, ഇലക്ട്രോണിക് ലെവൽ, സോളാർ ലെവൽ എന്നിങ്ങനെ തിരിച്ചിരിക്കുന്നു. അവയിൽ, ഇലക്ട്രോണിക്-ഗ്രേഡ് പോളിസിലിക്കൺ ഏകദേശം 55% ഉം, സോളാർ ലെവൽ പോളിസിലിക്കൺ 45% ഉം ആണ്.

ഫോട്ടോവോൾട്ടെയ്ക് വ്യവസായത്തിന്റെ ദ്രുതഗതിയിലുള്ള വികസനത്തോടെ, സെമികണ്ടക്ടർ പോളിസിലിക്കണിന്റെ വികസനത്തേക്കാൾ വേഗത്തിൽ സോളാർ സെല്ലുകളിൽ പോളിസിലിക്കണിനുള്ള ആവശ്യം വളരുകയാണ്, കൂടാതെ 2008 ആകുമ്പോഴേക്കും സോളാർ പോളിസിലിക്കണിന്റെ ആവശ്യം ഇലക്ട്രോണിക്-ഗ്രേഡ് പോളിസിലിക്കണിന്റെ ആവശ്യകതയെ മറികടക്കുമെന്ന് പ്രതീക്ഷിക്കുന്നു.

1994-ൽ ലോകത്തിലെ മൊത്തം സോളാർ സെല്ലുകളുടെ ഉത്പാദനം 69MW മാത്രമായിരുന്നു, എന്നാൽ 2004-ൽ അത് 1200MW-ന് അടുത്തായിരുന്നു, വെറും 10 വർഷത്തിനുള്ളിൽ 17 മടങ്ങ് വർദ്ധനവ്. 21-ാം നൂറ്റാണ്ടിന്റെ ആദ്യ പകുതിയിൽ ഏറ്റവും പ്രധാനപ്പെട്ട അടിസ്ഥാന ഊർജ്ജ സ്രോതസ്സുകളിൽ ഒന്നായി സോളാർ ഫോട്ടോവോൾട്ടെയ്ക് വ്യവസായം ആണവോർജ്ജത്തെ മറികടക്കുമെന്ന് വിദഗ്ധർ പ്രവചിക്കുന്നു.