सौर सेल कैसे काम करते हैं?

मानव ऊर्जा उत्पादन के लिए वास्तव में केवल दो संभावित समापन बिंदु हैं, और वे दोनों संलयन हैं। या तो हमें पृथ्वी पर (संलयन शक्ति) पर छोटे, नियंत्रित संलयन प्रतिक्रियाओं को बनाने का एक तरीका मिल जाता है या हम ऊर्जा के एक अच्छे हिस्से को उपयोगी तरीके से इकट्ठा करने का एक तरीका ढूंढते हैं जो पहले से जारी किए जा रहे विशाल संलयन रिएक्टर के रूप में हमारे सौर मंडल में सही तरीके से बनाया गया है (सौर) शक्ति)। सौर विकल्प के बारे में अच्छी बात यह है कि यह वृद्धि के बारे में आ सकता है, हमें आंशिक उपयोगिता दे रहा है, जबकि कभी-कभी टिपिंग बिंदु के करीब, जब यह हमारी विद्युत जरूरतों के बहुमत के लिए प्रदान कर सकता है। लेकिन एक सौर सेल क्या है, सौर ऊर्जा का केंद्र महत्वपूर्ण घटक है, और यह कैसे काम करता है?



एक सौर सेल, जिसे एक फोटोवोल्टिक सेल भी कहा जाता है, को किसी भी उपकरण के रूप में परिभाषित किया जाता है जो प्रकाश के एक फोटॉन की कुछ ऊर्जा को पकड़ सकता है, और उस ऊर्जा को एक उपकरण या भंडारण माध्यम में बिजली के रूप में पारित कर सकता है। सभी सौर ऊर्जा प्रकृति में फोटोवोल्टिक नहीं हैं, क्योंकि कुछ सौर प्रौद्योगिकियां अवशोषित ऊर्जा की गर्मी को इकट्ठा करती हैं, बजाय उनकी ऊर्जा के, सीधे। फिर भी, इस तरह की सामान्य परिभाषा के साथ, फोटोवोल्टेइक शब्द विभिन्न तकनीकों की एक विस्तृत विविधता को समाहित करता है।

सौर पैनलों का निर्माण किया जा रहा है

बन्नी-सूट में लोग सोलर पैनल बनाते हैं।



उन सभी में एक चीज समान है, हालांकि: वे एक फोटॉन की ऊर्जा का उपयोग सेल के अर्ध-चालन सामग्री में इलेक्ट्रॉनों को उत्तेजित करने के लिए एक गैर-प्रवाहकीय ऊर्जा स्तर से एक प्रवाहकीय तक करते हैं। यह क्या जटिल बनाता है कि सभी फोटॉनों को समान नहीं बनाया जाता है। प्रकाश तरंग दैर्ध्य और ऊर्जा के स्तर के एक अनपेक्षित समामेलन के रूप में आता है, और कोई भी अर्धचालक सामग्री उन सभी को ठीक से अवशोषित करने में सक्षम नहीं है। इसका मतलब है कि सौर विकिरण पर कब्जा करने की दक्षता बढ़ाने के लिए, हमें हाइब्रिड ('मल्टी-जंक्शन') कोशिकाओं को बनाना होगा जो एक से अधिक अवशोषित सामग्री का उपयोग करते हैं।

प्रत्येक सेमी-कंडक्टिंग सामग्री में एक विशेषता 'बैंड गैप' या इलेक्ट्रॉन ऊर्जा का एक स्पेक्ट्रम होता है, जो केवल सामग्री का पालन नहीं कर सकता है। यह अंतर इलेक्ट्रॉन के उत्तेजित और अस्पष्टीकृत राज्यों के बीच है। अपनी बाकी अवस्था में एक इलेक्ट्रॉन तब तक उपयोगिता में उत्तेजित नहीं हो सकता जब तक कि उसे इस बैंड गैप पर कूदने के लिए पर्याप्त अतिरिक्त ऊर्जा प्राप्त न हो। सिलिकॉन में एक अच्छा, प्राप्त करने योग्य बैंड गैप होता है, जिसे एक सिंगल फोटॉन की अतिरिक्त ऊर्जा द्वारा पाला जा सकता है। यह सिलिकॉन को अपने संभावित प्रवाहकीय इलेक्ट्रॉनों की स्थिति के अनुसार परिभाषित (संचालन) या बंद (नहीं) करने की अनुमति देता है।



ग्राफीन जैसी सामग्री, एक अर्थ में, अपनी अविश्वसनीय विद्युत क्षमता के कारण सिलिकॉन की तुलना में फोटोवोल्टिक सेल के लिए एक बेहतर आधार हो सकती है और खुद को पैनलों पर अधिक घनी पैक करने की क्षमता - बड़ी समस्या बैंड गैप में वापस आती है , और ग्राफीन की अक्षमता एक आने वाले फोटॉन की शक्ति से ठीक से उत्साहित होने के लिए। कुछ जटिल ग्राफीन डिवाइस जैसे ड्यूल गेट बाइलियर ग्राफीन ट्रांजिस्टर - लेकिन वास्तव में इस तरह के उपकरणों के निर्माण में समस्याएँ संभावित लाभ को कम से कम अभी के लिए बढ़ा देती हैं।

एसपीएस अल्फा, अंतरिक्ष-आधारित सौर ऊर्जा संयंत्र अवधारणा

अंतरिक्ष में सौर ऊर्जा एकत्र करना बहुत आसान है - लेकिन तब आपको वास्तव में इसे सतह पर लाना होगा।

वास्तविक प्रगति के लिए एक उपयुक्त सस्ती सुपर-सामग्री की प्रतीक्षा करनी होगी, जो सिलिकॉन के यांत्रिक और इलेक्ट्रॉनिक गुणों को उचित अंतर से हराते हुए एक उपयोगी बैंड गैप प्रदान कर सके। तब तक, अंतरिम समाधान सिलिकॉन-आधारित पैनलों की कार्यात्मक क्षमताओं को बढ़ाने में कामयाब रहे हैं।

एंटी-रिफ्लेक्टिव कोटिंग्स समग्र अवशोषित प्रकाश की मात्रा में वृद्धि करते हैं, जबकि ट्रांजिस्टर के रासायनिक 'डोपिंग' स्वयं सिलिकॉन की ऑप्टिकल क्षमताओं में सुधार कर सकते हैं। कुछ सौर सेटअप केंद्र में बस कुछ उच्च क्षमता वाले कोशिकाओं पर जितना संभव हो उतना सौर विकिरण को केंद्रित करने के लिए दर्पण के क्षेत्रों का उपयोग करते हैं। कई को अब लाइट-कैप्चर डिवाइस के रूप में भी डिज़ाइन किया गया है, इसलिए प्रकाश जो आंतरिक रूप से, हमेशा के लिए बाउंस हो जाता है, जब तक कि यह सब अंततः अवशोषित नहीं हो जाता। अंतिम गिरावट, मिशिगन विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने भी विकसित किया पूरी तरह से पारदर्शी सौर सेल



गर्मी भी सौर ऊर्जा रिसाव का एक महत्वपूर्ण हिस्सा हो सकता है, क्योंकि किसी भी विकिरण को इलेक्ट्रॉनिक रूप से अवशोषित नहीं किया जाएगा और कम से कम आंशिक रूप से कच्ची गर्मी में अवशोषित किया जाएगा। पानी को उबालने के लिए या सीधे घरों को गर्म करने के लिए इस गर्मी का उपयोग करते हुए, नागरिक सौर ऊर्जा को समग्र दक्षता में सुधार करने में मदद कर सकते हैं, जबकि बिजली के सुपर-मटेरियल कैच-अप खेलना जारी रखते हैं।

अंतरिक्ष-आधारित सौर ऊर्जा की तरह और भी अधिक अवधारणाएँ, पृथ्वी के वायुमंडल में फ़िल्टर्ड होने से पहले प्रकाश को कैप्चर करके कुछ क्षमता प्रदान करती हैं; उदाहरण के लिए, जापान अंतरिक्ष में सौर ऊर्जा का एक गीगावाट उत्पन्न करना चाहता है। इस समस्या से सतह पर शक्ति कम हो रही है, जहां यह मानव के लिए उपयोगी हो सकता है। जापानी पहल उस उद्देश्य के लिए लेज़रों का उपयोग करना चाहती है, लेकिन यह नहीं बताया जा रहा है कि वातावरण को दरकिनार करना एक समग्र रणनीति साबित होगी।

इस तरह के एक समग्र समग्र रणनीति और सौर ऊर्जा के आने वाले वर्चस्व की घोषणा करते हुए कई दशकों की समयपूर्व सुर्खियों में सौर कोशिकाओं को रोक दिया गया है। वास्तविकता यह है कि लगभग निश्चित रूप से इंजीनियरिंग में ऐसा कोई यूरेका पल कभी नहीं होगा। सौर सेल प्रौद्योगिकी में संशोधन और उन्नयन किया जाएगा जब तक कि यह सामर्थ्य, बिजली भंडारण और प्रसारण प्रौद्योगिकी की स्थिति और सूर्य के प्रकाश के स्थानीय वार्षिक स्तर के आधार पर कुछ सार सीमा से गुजरता है।



हर तरह की सौर ऊर्जा राष्ट्रीय स्तर पर हरित शक्ति को बाहर निकालने के किसी भी वास्तविक प्रयास के लिए महत्वपूर्ण होगी। जब तक संलयन विशाल छलांग को आगे नहीं बढ़ाता है, या शास्त्रीय परमाणु शक्ति पूरी तरह से बहुत अधिक लोकप्रिय हो जाती है, आप शर्त लगा सकते हैं कि सौर हमारी ऊर्जा के भविष्य का एक बड़ा हिस्सा होगा।

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