फोटोवोटिक्स म्हणजे काय?

वरील आकृती मूलभूत फोटोव्होल्टेइक सेलचे ऑपरेशन दर्शवते, ज्याला सौर सेल देखील म्हणतात. सौर पेशी मायक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स उद्योगात वापरल्या जाणार्‍या सिलिकॉनसारख्या सेमीकंडक्टर सामग्रीच्या समान प्रकारच्या बनविल्या जातात. सौर पेशींसाठी, एक पातळ अर्धसंवाहक वेफर विशेषत: विद्युत क्षेत्र तयार करण्यासाठी उपचार केले जाते, एका बाजूला सकारात्मक आणि दुसरीकडे नकारात्मक. जेव्हा प्रकाश ऊर्जा सौर सेलवर आघात करते, तेव्हा सेमीकंडक्टर सामग्रीमधील अणूंमधून इलेक्ट्रॉन सोडले जातात. जर विद्युत वाहक सकारात्मक आणि नकारात्मक बाजूंना जोडलेले असतील, एक विद्युत सर्किट तयार करतात, तर इलेक्ट्रॉन विद्युत प्रवाहाच्या रूपात पकडले जाऊ शकतात - म्हणजेच वीज. या विजेचा वापर प्रकाश किंवा साधन यांसारख्या भारावर वीज देण्यासाठी केला जाऊ शकतो.

अनेक सौर पेशी विद्युतरित्या एकमेकांशी जोडलेल्या आणि समर्थन संरचना किंवा फ्रेममध्ये बसविल्या जातात त्यांना फोटोव्होल्टेइक मॉड्यूल म्हणतात. मॉड्यूल एका विशिष्ट व्होल्टेजवर वीज पुरवण्यासाठी डिझाइन केलेले आहेत, जसे की सामान्य 12 व्होल्ट सिस्टम. मॉड्युलला किती प्रकाश पडतो यावर निर्मीत करंट थेट अवलंबून असते.

आजची सर्वात सामान्य PV उपकरणे PV सेल सारख्या अर्धसंवाहकाच्या आत इलेक्ट्रिक फील्ड तयार करण्यासाठी सिंगल जंक्शन किंवा इंटरफेस वापरतात. सिंगल-जंक्शन पीव्ही सेलमध्ये, ज्या फोटॉनची उर्जा सेल मटेरियलच्या बँड गॅपइतकी किंवा जास्त असते तेच इलेक्ट्रॉन इलेक्ट्रिक सर्किटसाठी मुक्त करू शकतात. दुसऱ्या शब्दांत, सिंगल-जंक्शन पेशींचा फोटोव्होल्टेइक प्रतिसाद सूर्याच्या स्पेक्ट्रमच्या त्या भागापर्यंत मर्यादित असतो ज्याची ऊर्जा शोषक सामग्रीच्या बँड गॅपच्या वर असते आणि कमी-ऊर्जा फोटॉन वापरत नाहीत.

या मर्यादेपर्यंत पोहोचण्याचा एक मार्ग म्हणजे व्होल्टेज निर्माण करण्यासाठी दोन (किंवा अधिक) भिन्न सेल, एकापेक्षा जास्त बँड गॅप आणि एकापेक्षा जास्त जंक्शन वापरणे. त्यांना "मल्टीजंक्शन" पेशी ("कॅस्केड" किंवा "टँडम" पेशी देखील म्हणतात) म्हणून संबोधले जाते. मल्टीजंक्शन उपकरणे उच्च एकूण रूपांतरण कार्यक्षमता प्राप्त करू शकतात कारण ते प्रकाशाच्या अधिक ऊर्जा स्पेक्ट्रमचे विजेमध्ये रूपांतर करू शकतात.

खाली दाखवल्याप्रमाणे, मल्टीजंक्शन डिव्हाइस हे बँड गॅपच्या उतरत्या क्रमाने वैयक्तिक सिंगल-जंक्शन सेलचे स्टॅक आहे (उदा.). वरचा सेल उच्च-ऊर्जा फोटॉन्स कॅप्चर करतो आणि उर्वरित फोटॉन लोअर-बँड-गॅप पेशींद्वारे शोषून घेतो.