पतली फिल्म सौर सेल

आज बाजार में 85% सौर सेल क्रिस्टलीय सौर मॉड्यूल हैं। हालांकि, विशेषज्ञ आश्वस्त करते हैं कि सौर कोशिकाओं के उत्पादन के लिए पतली फिल्म तकनीक अधिक कुशल है और इसलिए पहले से ही ज्ञात क्रिस्टल मॉड्यूल का सबसे आशाजनक है।

थिन-फिल्म तकनीक का मुख्य लाभ इसकी कम लागत है, यही वजह है कि आने वाले वर्षों में इसके पास नेता बनने का हर मौका है। शब्द के शाब्दिक अर्थ में, नए आधार के मॉड्यूल सौर पैनलों को लचीला बनाते हैं। वे हल्के और लचीले होते हैं, जो आपको कपड़ों की सतह सहित सचमुच किसी भी सतह पर ऐसी बैटरी लगाने की अनुमति देते हैं।

लचीले सौर सेल बहुलक फिल्मों, अनाकार सिलिकॉन, एल्यूमीनियम, कैडमियम टेलुराइड और अन्य अर्धचालकों पर आधारित होते हैं, जो पहले से ही मोबाइल फोन, लैपटॉप, टैबलेट, वीडियो कैमरा और अन्य गैजेट्स के लिए पोर्टेबल चार्जर के उत्पादन में उपयोग किए जाते हैं, छोटे तह के रूप में सौर सेल। लेकिन यदि अधिक शक्ति की आवश्यकता है, तो मॉड्यूल का क्षेत्रफल बड़ा होना होगा।

पतली-फिल्म सौर कोशिकाओं के पहले नमूने एक सब्सट्रेट पर जमा अनाकार सिलिकॉन के साथ बनाए गए थे, और दक्षता केवल 4 से 5% थी, और सेवा जीवन लंबा नहीं था। उसी तकनीक का अगला कदम दक्षता को 8% तक बढ़ाना और सेवा जीवन का विस्तार करना था, यह अपने क्रिस्टल पूर्ववर्तियों के बराबर हो गया। अंत में, पतली-फिल्म मॉड्यूल की तीसरी पीढ़ी में पहले से ही 12% की दक्षता थी, जो पहले से ही एक महत्वपूर्ण प्रगति और प्रतिस्पर्धात्मकता है।

यहां इस्तेमाल किए गए इंडियम कॉपर सेलेनाइड और कैडमियम टेल्यूराइड ने 10% तक की दक्षता वाले लचीले सौर सेल और पोर्टेबल चार्जर बनाना संभव बना दिया है, और यह पहले से ही एक महत्वपूर्ण उपलब्धि है, यह देखते हुए कि भौतिक विज्ञानी दक्षता के हर अतिरिक्त प्रतिशत के लिए लड़ रहे हैं। आइए अब बारीकी से देखें कि पतली फिल्म बैटरियां कैसे बनाई जाती हैं।

कैडमियम टेल्यूराइड के रूप में, 1970 के दशक में प्रकाश-अवशोषित सामग्री के रूप में इसका अध्ययन किया जाने लगा, जब अंतरिक्ष में उपयोग के लिए सबसे अच्छा विकल्प खोजना आवश्यक था। आज तक, कैडमियम टेल्यूराइड सौर कोशिकाओं के लिए सबसे आशाजनक बना हुआ है। हालाँकि, कैडमियम विषाक्तता का प्रश्न कुछ समय के लिए खुला रहता है।

शोध के परिणामस्वरूप, यह दिखाया गया कि खतरा न्यूनतम है, वातावरण में जारी कैडमियम का स्तर खतरनाक नहीं है। दक्षता 11% है, जबकि प्रति वाट कीमत सिलिकॉन एनालॉग्स की तुलना में एक तिहाई कम है।

अब कॉपर इंडियम सेलेनाइड के लिए। फ्लैट पैनल मॉनिटर बनाने के लिए आज इंडियम की एक महत्वपूर्ण मात्रा का उपयोग किया जाता है, इसलिए इंडियम को फिर भी गैलियम द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है, जिसमें समान गुण होते हैं सौर ऊर्जा… इस आधार पर फिल्म बैटरी 20% की दक्षता प्राप्त करती है।

हाल ही में, बहुलक पैनल विकसित होने लगे हैं।यहाँ, कार्बनिक अर्धचालक प्रकाश-अवशोषित सामग्री के रूप में काम करते हैं: कार्बन फुलरीन, पॉलीफेनिलीन, कॉपर फथलोसाइनिन, आदि। सौर सेल की मोटाई 100 एनएम है, लेकिन दक्षता केवल 5 से 6% है। लेकिन एक ही समय में, उत्पादन लागत काफी कम है, फिल्में सस्ती, हल्की और पूरी तरह से पर्यावरण के अनुकूल हैं। इस कारण से, राल पैनल लोकप्रिय हैं जहां पर्यावरण मित्रता और यांत्रिक लचीलापन महत्वपूर्ण हैं।

तो आज निर्मित पतली फिल्म सौर कोशिकाओं की दक्षता:

• सिंगल क्रिस्टल - 17 से 22% तक;

• पॉलीक्रिस्टल - 12 से 18% तक;

• अनाकार सिलिकॉन - 5 से 6%;

• कैडमियम टेल्यूराइड - 10 से 12% तक;

• कॉपर-इंडियम सेलेनाइड - 15 से 20% तक;

• कार्बनिक पॉलिमर - 5 से 6%।

पतली फिल्म बैटरी की विशेषताएं क्या हैं? सबसे पहले, यह विसरित प्रकाश में भी मॉड्यूल के उच्च प्रदर्शन को ध्यान देने योग्य है, जो क्रिस्टल एनालॉग्स की तुलना में वर्ष के दौरान 15% अधिक शक्ति देता है। अगला विनिर्माण लागत लाभ आता है। उच्च-शक्ति प्रणालियों में, 10 किलोवाट से, पतली-फिल्म मॉड्यूल अधिक दक्षता दिखाते हैं, हालांकि 2.5 गुना अधिक क्षेत्र की आवश्यकता होती है।

इस प्रकार, हम उन स्थितियों को नाम दे सकते हैं जब पतली-फिल्म मॉड्यूल उचित लाभ प्राप्त करते हैं। ज्यादातर बादल वाले मौसम वाले क्षेत्रों में, पतली फिल्म बैटरी कुशलता से काम करेगी (प्रकाश फैलाना)। गर्म जलवायु वाले क्षेत्रों के लिए, पतली फिल्में अधिक कुशल होती हैं (वे उच्च तापमान पर कम तापमान पर भी प्रभावी रूप से काम करती हैं)। इमारतों के पहलुओं को खत्म करने के लिए सजावटी डिजाइन समाधान के रूप में उपयोग की संभावना। 20% तक पारदर्शिता संभव है, जो फिर से डिजाइनरों के हाथों में खेलती है।

इस बीच, 2008 में, अमेरिकी कंपनी सोलिन्ड्रा ने पतली-फिल्म बैटरी को सिलेंडर पर रखने का प्रस्ताव दिया, जहां एक ग्लास ट्यूब पर फोटोकेल की एक परत लगाई जाती है जिसे विद्युत संपर्कों से लैस एक अन्य ट्यूब के अंदर रखा जाता है। उपयोग की जाने वाली सामग्री तांबा, सेलेनियम, गैलियम, इंडियम हैं।

बेलनाकार डिजाइन अधिक प्रकाश को अवशोषित करने की अनुमति देता है, और 40 सिलेंडरों का एक सेट दो पैनलों के प्रति मीटर फिट बैठता है। यहाँ हाइलाइट यह है कि सफेद छत कोटिंग इस तरह के समाधान की उच्च दक्षता में योगदान करती है, क्योंकि तब परावर्तित किरणें भी काम करती हैं, जिससे उनकी ऊर्जा का 20% जुड़ जाता है। इसके अलावा, बेलनाकार सेट 55 m / s तक के झोंकों के साथ तेज हवाओं के लिए भी प्रतिरोधी हैं।

आज निर्मित अधिकांश सौर कोशिकाओं में केवल एक pn जंक्शन होता है, और बैंड गैप से कम ऊर्जा वाले फोटॉन पीढ़ी में भाग नहीं लेते हैं। फिर वैज्ञानिक इस सीमा को पार करने का एक तरीका लेकर आए, एक बहुपरत संरचना के कैस्केड तत्व विकसित किए गए, जहां प्रत्येक परत की अपनी बैंड चौड़ाई होती है, अर्थात प्रत्येक परत का एक अलग पीएन जंक्शन होता है, जो अवशोषित ऊर्जा के एक व्यक्तिगत मूल्य के साथ होता है। फोटॉन।

ऊपरी परत हाइड्रोजनीकृत अनाकार सिलिकॉन पर आधारित एक मिश्र धातु से बनती है, दूसरी - जर्मेनियम (10-15%) के अतिरिक्त के साथ एक समान मिश्र धातु, तीसरी - 40 से 50% जर्मेनियम के अतिरिक्त के साथ। इस प्रकार, प्रत्येक क्रमिक परत में पिछली परत की तुलना में एक संकरा अंतर होता है, और ऊपरी परतों में अनवशोषित फोटॉनों को फिल्म की अंतर्निहित परतों द्वारा अवशोषित किया जाता है।

इस दृष्टिकोण में, पारंपरिक क्रिस्टलीय सिलिकॉन कोशिकाओं की तुलना में उत्पन्न ऊर्जा की लागत आधी हो जाती है। नतीजतन, तीन पास वाली फिल्म के साथ 31% की दक्षता हासिल की गई, और पांच पास वाली फिल्म ने सभी 43% का वादा किया।

हाल ही में, मॉस्को स्टेट यूनिवर्सिटी के विशेषज्ञों ने जैविक सामग्री के लचीले सब्सट्रेट पर लागू बहुलक के आधार पर रोल-प्रकार के सौर सेल विकसित किए हैं। दक्षता केवल 4% निकली, लेकिन ऐसी बैटरी 10,000 घंटे तक + 80 ° C पर भी काम कर सकती हैं। ये अध्ययन अभी तक पूरे नहीं हुए हैं।

स्विस वैज्ञानिकों ने बहुलक आधार पर 20.4% की दक्षता हासिल की, और इंडियम, तांबा, सेलेनियम और गैलियम का उपयोग अर्धचालक के रूप में किया गया। आज, यह पतली बहुलक फिल्म पर तत्वों के लिए एक रिकॉर्ड है।

जापान में, उन्होंने समान (इंडियम, सेलेनियम, कॉपर) स्पटर जमा अर्धचालकों में 19.7% दक्षता हासिल की। और जापान में उन्होंने सौर कपड़े का उत्पादन शुरू किया, कपड़े से जुड़े लगभग 1.2 मिलीमीटर व्यास वाले बेलनाकार तत्वों का उपयोग करके कपड़े के सौर पैनल विकसित किए गए। 2015 की शुरुआत में, उन्होंने इस आधार पर कपड़ों और सनशेड का उत्पादन शुरू करने की योजना बनाई।

यह स्पष्ट है कि निकट भविष्य में पतली फिल्म वाले सौर पैनल आम तौर पर आबादी के लिए उपलब्ध हो जाएंगे। यह कुछ भी नहीं है कि लागत कम करने के लिए दुनिया भर में इतना शोध किया जा रहा है।