सौर्य प्यानलहरूबाट विद्युत उत्पादनको सिद्धान्त

अर्धचालक PN जंक्शनमा सूर्यको किरण पर्छ, जसले गर्दा नयाँ प्वाल-इलेक्ट्रोन जोडी बन्छ। PN जंक्शनको विद्युतीय क्षेत्रको कार्य अन्तर्गत, प्वाल P क्षेत्रबाट N क्षेत्रमा बग्छ, र इलेक्ट्रोन N क्षेत्रबाट P क्षेत्रमा बग्छ। सर्किट जडान हुँदा, करेन्ट बन्छ। फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव सौर्य कोषहरूले यसरी काम गर्छन्।

सौर्य ऊर्जा उत्पादन दुई प्रकारका सौर्य ऊर्जा उत्पादन हुन्छन्, एउटा प्रकाश-ताप-विद्युत रूपान्तरण मोड हो, अर्को प्रत्यक्ष प्रकाश-विद्युत रूपान्तरण मोड हो।

(१) प्रकाश-ताप-विद्युत रूपान्तरण विधिले सौर्य विकिरणबाट उत्पन्न हुने तापीय ऊर्जालाई बिजुली उत्पादन गर्न प्रयोग गर्दछ। सामान्यतया, सोलार कलेक्टरद्वारा अवशोषित तापीय ऊर्जालाई कार्य माध्यमको वाष्पमा रूपान्तरण गरिन्छ, र त्यसपछि स्टीम टर्बाइनलाई बिजुली उत्पादन गर्न चलाइन्छ। पहिलो प्रक्रिया प्रकाश-ताप रूपान्तरण प्रक्रिया हो; पछिल्लो प्रक्रिया ताप-विद्युत रूपान्तरण प्रक्रिया हो।

(२) सौर्य विकिरण ऊर्जालाई सिधै विद्युतीय ऊर्जामा रूपान्तरण गर्न फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव प्रयोग गरिन्छ। फोटोइलेक्ट्रिक रूपान्तरणको आधारभूत उपकरण सौर्य कोष हो। सौर्य कोष एक उपकरण हो जसले फोटोजेनेरेसन भोल्ट प्रभावको कारणले सौर्य प्रकाश ऊर्जालाई प्रत्यक्ष रूपमा विद्युतीय ऊर्जामा रूपान्तरण गर्दछ। यो एक अर्धचालक फोटोडायोड हो। जब सूर्य फोटोडायोडमा चम्किन्छ, फोटोडायोडले सौर्य प्रकाश ऊर्जालाई विद्युतीय ऊर्जामा परिणत गर्दछ र विद्युत प्रवाह उत्पन्न गर्दछ। जब धेरै कोषहरू श्रृंखलामा वा समानान्तरमा जडान हुन्छन्, अपेक्षाकृत ठूलो आउटपुट पावर भएका सौर्य कोषहरूको वर्गाकार एरे बनाउन सकिन्छ।

हाल, क्रिस्टलीय सिलिकन (पोलिसिलिकन र मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकन सहित) सबैभन्दा महत्त्वपूर्ण फोटोभोल्टिक सामग्री हो, यसको बजार हिस्सा ९०% भन्दा बढी छ, र भविष्यमा लामो समयसम्म यो अझै पनि सौर्य कोषहरूको मुख्यधारा सामग्री हुनेछ।

लामो समयदेखि, पोलिसिलिकन सामग्रीको उत्पादन प्रविधि संयुक्त राज्य अमेरिका, जापान र जर्मनी जस्ता ३ देशका ७ कम्पनीका १० कारखानाहरूद्वारा नियन्त्रित छ, जसले गर्दा प्राविधिक नाकाबन्दी र बजार एकाधिकार बनेको छ।

पोलिसिलिकनको माग मुख्यतया अर्धचालक र सौर्य कोषहरूबाट आउँछ। विभिन्न शुद्धता आवश्यकताहरू अनुसार, इलेक्ट्रोनिक स्तर र सौर्य स्तरमा विभाजित। ती मध्ये, इलेक्ट्रोनिक-ग्रेड पोलिसिलिकन लगभग ५५%, सौर्य स्तर पोलिसिलिकन ४५% हो।

फोटोभोल्टिक उद्योगको द्रुत विकाससँगै, सौर्य कोषहरूमा पोलिसिलिकनको माग अर्धचालक पोलिसिलिकनको विकास भन्दा छिटो बढिरहेको छ, र सन् २००८ सम्ममा सोलार पोलिसिलिकनको माग इलेक्ट्रोनिक-ग्रेड पोलिसिलिकनको भन्दा बढी हुने अपेक्षा गरिएको छ।

१९९४ मा, विश्वमा सौर्य सेलहरूको कुल उत्पादन केवल ६९ मेगावाट थियो, तर २००४ मा यो १२०० मेगावाटको नजिक पुग्यो, जुन केवल १० वर्षमा १७ गुणा वृद्धि हो। विज्ञहरूले २१ औं शताब्दीको पहिलो आधामा सौर्य फोटोभोल्टिक उद्योगले सबैभन्दा महत्त्वपूर्ण आधारभूत ऊर्जा स्रोतहरू मध्ये एकको रूपमा आणविक ऊर्जालाई उछिनेको भविष्यवाणी गरेका छन्।