सेमीकंडक्टर फोटोवोल्टिक ऊर्जा कन्वर्टर्स (फोटोकल्स)

फोटोकल्स इलेक्ट्रॉनिक उपकरण हैं जिन्हें फोटॉन की ऊर्जा को विद्युत प्रवाह की ऊर्जा में परिवर्तित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

ऐतिहासिक रूप से, आधुनिक फोटोकेल के पहले प्रोटोटाइप का आविष्कार किया गया था अलेक्जेंडर जी स्टोलेटोव 19वीं शताब्दी के अंत में। वह एक ऐसा उपकरण बनाता है जो बाहरी फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव के सिद्धांत पर काम करता है। पहली प्रायोगिक स्थापना में समानांतर सपाट धातु की चादरों की एक जोड़ी शामिल थी, जिनमें से एक जाल से बनी थी ताकि प्रकाश को पार किया जा सके और दूसरा ठोस था।

शीट्स पर एक स्थिर वोल्टेज लगाया गया था, जिसे 0 से 250 वोल्ट की सीमा में समायोजित किया जा सकता था। वोल्टेज स्रोत का धनात्मक ध्रुव ग्रिड इलेक्ट्रोड से और ऋणात्मक ध्रुव ठोस से जुड़ा था। योजना में एक संवेदनशील गैल्वेनोमीटर भी शामिल किया गया था।

जब एक ठोस शीट को विद्युत चाप से प्रकाश से प्रकाशित किया जाता है, गैल्वेनोमीटर सुई विक्षेपित, यह दर्शाता है कि डिस्क के बीच हवा होने के बावजूद सर्किट में एक दिष्ट धारा उत्पन्न हो रही है।प्रयोग में, वैज्ञानिक ने पाया कि "फोटोक्रेक्ट" का परिमाण लागू वोल्टेज और प्रकाश की तीव्रता दोनों पर निर्भर करता है।

स्थापना को जटिल करते हुए, स्टोलेटोव इलेक्ट्रोड को एक सिलेंडर के अंदर रखता है जिससे हवा निकाली जाती है, और पराबैंगनी प्रकाश संवेदनशील इलेक्ट्रोड को एक क्वार्ट्ज विंडो के माध्यम से खिलाया जाता है। तो खुला था फोटो प्रभाव.

आज इसी प्रभाव के आधार पर यह काम करता है फोटोवोल्टिक कन्वर्टर्स… वे तत्व की सतह पर गिरने वाले विद्युत चुम्बकीय विकिरण पर प्रतिक्रिया करते हैं और इसे आउटपुट वोल्टेज में परिवर्तित करते हैं। ऐसे कनवर्टर का एक उदाहरण है सौर सेल... द्वारा इसी सिद्धांत का प्रयोग किया जाता है सहज सेंसर.

एक विशिष्ट फोटोकेल में दो प्रवाहकीय इलेक्ट्रोड के बीच उच्च प्रतिरोध वाली सहज सामग्री की एक परत होती है। सौर कोशिकाओं के लिए एक फोटोवोल्टिक सामग्री के रूप में, इसका आमतौर पर उपयोग किया जाता है अर्धचालक, जो पूरी तरह से प्रकाशित होने पर आउटपुट पर 0.5 वोल्ट देने में सक्षम है।

उत्पन्न ऊर्जा के दृष्टिकोण से ऐसे तत्व सबसे कुशल हैं, क्योंकि वे फोटॉन ऊर्जा के प्रत्यक्ष एक-चरण हस्तांतरण की अनुमति देते हैं - विद्युत प्रवाह में... सामान्य परिस्थितियों में, ऐसे तत्वों के लिए 28% की दक्षता आदर्श है।

यहां, काम करने वाली सामग्री की अर्धचालक संरचना की असमानता के कारण एक गहन फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव होता है।यह असमानता या तो अलग-अलग अशुद्धियों के साथ उपयोग किए जाने वाले सेमीकंडक्टर सामग्री को डोपिंग करके प्राप्त की जाती है, जिससे एक pn जंक्शन बनाया जाता है, या सेमीकंडक्टर्स को अलग-अलग गैप साइज (ऊर्जा जिस पर इलेक्ट्रॉन अपने परमाणुओं को छोड़ते हैं) से जोड़कर प्राप्त किया जाता है - इस तरह एक विषमता प्राप्त करता है, या ऐसे रसायन का चयन करके सेमीकंडक्टर की संरचना जिसमें एक बैंडगैप ग्रेडिएंट-एक ग्रेडेड-गैप संरचना-अंदर दिखाई देता है। नतीजतन, किसी दिए गए तत्व की दक्षता एक विशेष अर्धचालक संरचना के साथ-साथ फोटोकंडक्टिविटी के अंदर प्राप्त असमानता विशेषताओं पर निर्भर करती है।

सौर सेल में होने वाले नुकसान को कम करने के लिए उनके निर्माण में कई नियमों का उपयोग किया जाता है। सबसे पहले, अर्धचालक का उपयोग किया जाता है जिसका बैंडगैप केवल सूर्य के प्रकाश के लिए इष्टतम होता है, उदाहरण के लिए सिलिकॉन और गैलियम आर्सेनाइड के यौगिक। दूसरा, इष्टतम डोपिंग द्वारा संरचना के गुणों में सुधार किया जाता है। वरीयता विषम और वर्गीकृत संरचनाओं को दी जाती है। परत की इष्टतम मोटाई, पी-एन-जंक्शन की गहराई और संपर्क ग्रिड के सर्वोत्तम मापदंडों का चयन किया जाता है।

कैस्केड तत्व भी बनाए जाते हैं, जहां विभिन्न आवृत्ति बैंड वाले कई अर्धचालक काम करते हैं, ताकि एक कैस्केड से गुजरने के बाद, प्रकाश अगले में प्रवेश करे, आदि। सौर स्पेक्ट्रम को विघटित करने का विचार आशाजनक दिखता है, ताकि इसका प्रत्येक क्षेत्रों को फोटोकेल के अलग खंड से रूपांतरित किया जाता है।

आज बाजार में तीन मुख्य प्रकार के फोटोवोल्टिक सेल हैं: मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन, पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन और थिन फिल्म।पतली फिल्मों को सबसे आशाजनक माना जाता है क्योंकि वे प्रकाश के प्रति भी संवेदनशील होती हैं, घुमावदार सतहों पर रखी जा सकती हैं, सिलिकॉन की तरह भंगुर नहीं होती हैं, और उच्च परिचालन तापमान पर भी प्रभावी होती हैं।

यह सभी देखें: सौर कोशिकाओं और मॉड्यूल की क्षमता