सौर पॅनेलद्वारे वीज निर्मितीचे तत्त्व

सूर्यप्रकाश सेमीकंडक्टर पीएन जंक्शनवर पडतो, ज्यामुळे एक नवीन होल-इलेक्ट्रॉन जोडी तयार होते. पीएन जंक्शनच्या विद्युत क्षेत्राच्या प्रभावाखाली, होल पी प्रदेशातून एन प्रदेशात आणि इलेक्ट्रॉन एन प्रदेशातून पी प्रदेशात वाहतात. जेव्हा सर्किट जोडले जाते, तेव्हा विद्युत प्रवाह निर्माण होतो. अशा प्रकारे फोटोइलेक्ट्रिक इफेक्ट सोलर सेल्स कार्य करतात.

सौर ऊर्जा निर्मितीचे दोन प्रकार आहेत, एक म्हणजे प्रकाश-उष्णता-विद्युत रूपांतरण पद्धत आणि दुसरी म्हणजे थेट प्रकाश-विद्युत रूपांतरण पद्धत.

(1) प्रकाश-उष्णता-विद्युत रूपांतरण पद्धतीमध्ये सौर किरणोत्सर्गामुळे निर्माण होणाऱ्या औष्णिक ऊर्जेचा वापर करून वीज निर्माण केली जाते. सामान्यतः, शोषलेली औष्णिक ऊर्जा सौर संग्राहकाद्वारे कार्यकारी माध्यमाच्या वाफेत रूपांतरित केली जाते आणि नंतर वीज निर्माण करण्यासाठी वाफ टर्बाइन चालवले जाते. पहिली प्रक्रिया प्रकाश-उष्णता रूपांतरण प्रक्रिया आहे; दुसरी प्रक्रिया उष्णता-विद्युत रूपांतरण प्रक्रिया आहे.

(२) फोटोइलेक्ट्रिक इफेक्टचा उपयोग सौर किरणोत्सर्गाच्या ऊर्जेचे थेट विद्युत ऊर्जेमध्ये रूपांतर करण्यासाठी केला जातो. फोटोइलेक्ट्रिक रूपांतरणाचे मूलभूत उपकरण म्हणजे सौर सेल. सौर सेल हे एक असे उपकरण आहे जे फोटोजेनरेशन व्होल्ट इफेक्टमुळे सूर्यप्रकाशाच्या ऊर्जेचे थेट विद्युत ऊर्जेमध्ये रूपांतर करते. हा एक सेमीकंडक्टर फोटोडायोड असतो. जेव्हा सूर्यप्रकाश फोटोडायोडवर पडतो, तेव्हा फोटोडायोड सूर्यप्रकाशाच्या ऊर्जेचे विद्युत ऊर्जेमध्ये रूपांतर करतो आणि विद्युत प्रवाह निर्माण करतो. जेव्हा अनेक सेल सिरीजमध्ये किंवा पॅरललमध्ये जोडले जातात, तेव्हा तुलनेने जास्त आउटपुट पॉवर असलेली सौर सेलची चौरस रचना तयार होऊ शकते.

सध्या, क्रिस्टलाइन सिलिकॉन (पॉलीसिलिकॉन आणि मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉनसह) हे सर्वात महत्त्वाचे फोटोव्होल्टेइक साहित्य आहे, त्याचा बाजारातील वाटा ९०% पेक्षा जास्त आहे आणि भविष्यात दीर्घ काळासाठी ते सौर पेशींचे मुख्य साहित्य राहील.

बऱ्याच काळापासून, पॉलिसिलिकॉन सामग्रीचे उत्पादन तंत्रज्ञान हे अमेरिका, जपान आणि जर्मनी यांसारख्या ३ देशांतील ७ कंपन्यांच्या १० कारखान्यांच्या नियंत्रणाखाली असून, त्यामुळे तांत्रिक नाकेबंदी आणि बाजारपेठेतील मक्तेदारी निर्माण झाली आहे.

पॉलीसिलिकॉनची मागणी प्रामुख्याने सेमीकंडक्टर आणि सोलर सेलमधून येते. शुद्धतेच्या वेगवेगळ्या आवश्यकतांनुसार, त्याचे इलेक्ट्रॉनिक स्तर आणि सोलर स्तर असे वर्गीकरण केले जाते. त्यापैकी, इलेक्ट्रॉनिक-ग्रेड पॉलीसिलिकॉनचा वाटा सुमारे ५५% आहे, तर सोलर-स्तरीय पॉलीसिलिकॉनचा वाटा ४५% आहे.

फोटोव्होल्टेइक उद्योगाच्या वेगवान विकासामुळे, सौर पेशींमधील पॉलिसिलिकॉनची मागणी सेमीकंडक्टर पॉलिसिलिकॉनच्या विकासापेक्षा अधिक वेगाने वाढत आहे आणि अशी अपेक्षा आहे की २००८ पर्यंत सौर पॉलिसिलिकॉनची मागणी इलेक्ट्रॉनिक-ग्रेड पॉलिसिलिकॉनच्या मागणीपेक्षा जास्त होईल.

१९९४ मध्ये, जगातील सौर पेशींचे एकूण उत्पादन केवळ ६९ मेगावॅट होते, परंतु २००४ मध्ये ते जवळपास १२०० मेगावॅट होते, म्हणजेच केवळ १० वर्षांत १७ पटींची वाढ झाली. तज्ञांचा अंदाज आहे की २१ व्या शतकाच्या पूर्वार्धात सौर फोटोव्होल्टेइक उद्योग हा सर्वात महत्त्वाच्या मूलभूत ऊर्जा स्त्रोतांपैकी एक म्हणून अणुऊर्जेला मागे टाकेल.