सौर फोटोवोल्टिक विद्युत उत्पादन के सिद्धांत और घटक

फोटोवोल्टिक शक्तिपीढ़ी एक ऐसी तकनीक है जो फोटोवोल्टिक प्रभाव के सिद्धांत के आधार पर सूर्य के प्रकाश को सीधे विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करती है।

फोटोवोल्टिक प्रणाली में निम्नलिखित महत्वपूर्ण घटक शामिल हैं

1. सौर पैनल (मॉड्यूल): यह फोटोवोल्टिक प्रणाली का मुख्य भाग है, जो आमतौर पर कई सौर सेल मोनोमर्स से बना होता है। सौर सेल मोनोमर्स प्राप्त सूर्य के प्रकाश ऊर्जा को सीधे विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करने के लिए फोटोवोल्टिक प्रभाव का उपयोग करते हैं।

क्रिस्टलीय सिलिकॉन सौर सेल: यह सौर सेल का सबसे सामान्य प्रकार है, जिसमें ऊपरी सतह पर धातु ग्रिड लाइनों के साथ एक क्रिस्टलीय सिलिकॉन वेफर और निचली सतह पर एक धातु की परत होती है। प्रकाश के परावर्तन हानि को कम करने के लिए सेल के शीर्ष को आमतौर पर एक एंटी-रिफ्लेक्टिव फिल्म से ढक दिया जाता है।

2. इन्वर्टर: सौर पैनल द्वारा उत्पन्न प्रत्यक्ष धारा (डीसी) को प्रत्यावर्ती धारा (एसी) में परिवर्तित करता है, क्योंकि घर और उद्योग आमतौर पर प्रत्यावर्ती धारा का उपयोग करते हैं। इसके अलावा, इन्वर्टर यह सुनिश्चित करने के लिए पावर ग्रिड के साथ सिंक्रनाइज़ करने के लिए भी जिम्मेदार है कि वोल्टेज और चरण सुसंगत हैं।

3. नियंत्रक: फोटोवोल्टिक प्रणाली के बिजली उत्पादन को प्रबंधित करने, बैटरी की ओवरचार्जिंग और ओवर-डिस्चार्जिंग को रोकने और सिस्टम के सुरक्षित और स्थिर संचालन को सुनिश्चित करने के लिए जिम्मेदार है।

4. बैटरी पैक: ग्रिड-कनेक्टेड फोटोवोल्टिक प्रणाली में, सौर ऊर्जा अपर्याप्त होने पर उपयोग के लिए अतिरिक्त विद्युत ऊर्जा को संग्रहीत करने के लिए बैटरी पैक का उपयोग किया जाता है। ग्रिड कनेक्शन की अनुपस्थिति में, बैटरियां आवश्यक हैं क्योंकि वे रात में या बादल वाले दिनों में उपयोग के लिए बिजली का भंडारण कर सकती हैं।

5. ब्रैकेट प्रणाली: सौर पैनलों को ठीक करने और यह सुनिश्चित करने के लिए उपयोग किया जाता है कि पैनल सर्वोत्तम कोण पर सूर्य का प्रकाश प्राप्त कर सकें।

सौर ऊर्जा उत्पादन का मूल वास्तव में बहुत सरल है, जो सूर्य के प्रकाश को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करना है। यह प्रक्रिया "फोटोवोल्टिक प्रभाव" के माध्यम से प्राप्त की जाती है।

मुख्य कार्य सिद्धांत:

1. फोटॉन अवशोषण: जब सूर्य का प्रकाश सौर कोशिकाओं (आमतौर पर सिलिकॉन जैसे अर्धचालक पदार्थों से बने) की सतह पर चमकता है, तो कोशिकाओं में अर्धचालक पदार्थ फोटॉन (सूर्य के प्रकाश में ऊर्जा कण) को अवशोषित करते हैं।

2. इलेक्ट्रॉन-छेद जोड़े का निर्माण: अवशोषित फोटॉन ऊर्जा अर्धचालक सामग्री में इलेक्ट्रॉनों को वैलेंस बैंड से चालन बैंड तक कूदने का कारण बनती है, जिससे बैटरी में इलेक्ट्रॉन-छेद जोड़े उत्पन्न होते हैं। ये इलेक्ट्रॉन और छिद्र आवेश वाहक हैं और बिजली का संचालन कर सकते हैं।

3. अंतर्निहित विद्युत क्षेत्र: सौर कोशिकाओं में, आमतौर पर एक पीएन जंक्शन होता है, जो पी-प्रकार अर्धचालक और एन-प्रकार अर्धचालक से बना एक इंटरफ़ेस होता है। पीएन जंक्शन पर, इलेक्ट्रॉनों और छिद्रों के प्रसार और पुनर्संयोजन के कारण एक अंतर्निहित विद्युत क्षेत्र बनता है।

4. आवेश वाहकों का विद्युत क्षेत्र पृथक्करण: अंतर्निहित विद्युत क्षेत्र की क्रिया के तहत, उत्पन्न इलेक्ट्रॉन-छिद्र जोड़े अलग हो जाएंगे। इलेक्ट्रॉनों को एन-प्रकार अर्धचालक क्षेत्र में धकेल दिया जाएगा, जबकि छिद्रों को पी-प्रकार अर्धचालक क्षेत्र में धकेल दिया जाएगा।

5. संभावित अंतर का निर्माण: इलेक्ट्रॉनों और छिद्रों के अलग होने के कारण बैटरी के दोनों तरफ एक संभावित अंतर बनता है, यानी फोटो-जनित वोल्टेज उत्पन्न होता है।

6. करंट का उत्पादन: जब बैटरी के दो ध्रुव एक बाहरी सर्किट के माध्यम से जुड़े होते हैं, तो इलेक्ट्रॉन एन-टाइप सेमीकंडक्टर से पी-टाइप सेमीकंडक्टर तक सर्किट के माध्यम से प्रवाहित होकर करंट बनाएंगे।

7. प्रयोग करने योग्य विद्युत ऊर्जा में रूपांतरण: बाहरी माध्यम से बहने वाले इलेक्ट्रॉन लोड को शक्ति प्रदान कर सकते हैं या बाद में उपयोग के लिए बैटरी में संग्रहीत किए जा सकते हैं।

संक्षेप में, फोटोवोल्टिक विद्युत उत्पादन सूर्य के प्रकाश को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करने की प्रक्रिया है, जिसमें प्रकाश के तहत संभावित अंतर और धारा उत्पन्न करने के लिए अर्धचालक सामग्रियों के इलेक्ट्रॉनिक गुणों का उपयोग किया जाता है, जिससे ऊर्जा रूपांतरण प्राप्त होता है। इस तकनीक में ईंधन की आवश्यकता नहीं होती और प्रदूषण भी नहीं होता। यह ऊर्जा रूपांतरण का एक स्वच्छ और नवीकरणीय तरीका है।

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