ফটোভোলটাইক প্রযুক্তির মূল উপাদান

ফটোভোলটাইক প্রযুক্তির মূল উপাদান হল সৌর ফটোভোলটাইক সেল। সৌর ফটোভোলটাইক কোষের বিকাশকে মোটামুটিভাবে তিনটি প্রজন্মে ভাগ করা যায়। প্রথম প্রজন্ম হল সিলিকন সোলার সেল; দ্বিতীয় প্রজন্ম হল পাতলা ফিল্ম সোলার সেল; নতুন প্রযুক্তি যেমন উচ্চ-শক্তি কেন্দ্রীভূত কোষ, জৈব সৌর কোষ, নমনীয় সৌর কোষ এবং রঞ্জক-সংবেদনশীল ন্যানো-সৌর কোষগুলিকে সম্মিলিতভাবে তৃতীয় প্রজন্মের সৌর কোষ হিসাবে উল্লেখ করা হয়। বর্তমানে, মূলধারা হল সিলিকন-ভিত্তিক সৌর কোষগুলির প্রথম প্রজন্ম, এবং পাতলা-ফিল্ম কোষগুলির বাজারের শেয়ার ধীরে ধীরে প্রসারিত হচ্ছে। উচ্চ-শক্তি ঘনীভূত কোষ ব্যতীত, তৃতীয় প্রজন্মের বেশিরভাগ কোষ এখনও গবেষণাগার গবেষণা এবং উন্নয়ন পর্যায়ে রয়েছে।

সিলিকন সৌর কোষ

সিলিকন সৌর কোষের মধ্যে, মনোক্রিস্টালাইন সিলিকন প্রযুক্তি সবচেয়ে পরিপক্ক। এই ধরনের কোষগুলির দক্ষতা এবং খরচ প্রাথমিকভাবে তাদের উত্পাদন প্রক্রিয়া দ্বারা প্রভাবিত হয়। উত্পাদন প্রক্রিয়াটি প্রধানত বেশ কয়েকটি ধাপে বিভক্ত যেমন ইনগট কাস্টিং, স্লাইসিং, ডিফিউশন, টেক্সচারিং, স্ক্রিন প্রিন্টিং এবং সিন্টারিং। এই সাধারণ প্রক্রিয়া দ্বারা উত্পাদিত সৌর কোষের আলোক বৈদ্যুতিক রূপান্তর দক্ষতা সাধারণত 16 শতাংশ -18 শতাংশ।

মনোক্রিস্টালাইন সিলিকন সোলার সেলগুলির রূপান্তর দক্ষতা সর্বাধিক, তবে খরচও বেশি। পলিক্রিস্টালাইন সিলিকন সৌর কোষগুলি খুব ভালভাবে খরচ কমাতে পারে। সুবিধা হল যে এটি সরাসরি বড় আকারের উত্পাদনের জন্য উপযুক্ত বড় আকারের বর্গাকার সিলিকন ইনগট তৈরি করতে পারে। সরঞ্জাম তুলনামূলকভাবে সহজ, তাই উত্পাদন প্রক্রিয়া সহজ, শক্তি সঞ্চয়, এবং সিলিকন উপাদান সংরক্ষণ। উপাদানের প্রয়োজনীয়তাও তুলনামূলকভাবে কম।

উপকরণের খরচ এবং সৌর কোষের খরচ কমানোর পাশাপাশি, এটি প্রধানত দুটি দিকের মাধ্যমে অর্জন করা হয়: একটি হল ভোগ্যপণ্য হ্রাস করা, যেমন সিলিকন ওয়েফারের পুরুত্ব হ্রাস করা; অন্যটি হল রূপান্তর দক্ষতা উন্নত করা। দক্ষতা উন্নত করার উপায়গুলির মধ্যে নিম্নলিখিত দিকগুলি অন্তর্ভুক্ত রয়েছে: প্রথমটি হল আলোর শোষণ বৃদ্ধি করা, যেমন পৃষ্ঠের টেক্সচারিং, অ্যান্টি-রিফ্লেকশন লেয়ার তৈরি করা এবং সামনের ইলেক্ট্রোডের প্রস্থ হ্রাস করা। দ্বিতীয়টি হল ফটোজেনারেটেড ক্যারিয়ারের পুনর্মিলন কমানো এবং ফোটনের ব্যবহার উন্নত করা, যেমন ইমিটার প্যাসিভেশন প্রযুক্তি। তৃতীয়টি হল প্রতিরোধ কমানো এবং ইলেক্ট্রোড দ্বারা ফোটোকারেন্টের শোষণ বৃদ্ধি করা, যেমন পার্টিশন ডোপিং এবং ব্যাক ইলেকট্রিক ফিল্ড প্রযুক্তি।

মনোক্রিস্টালাইন সিলিকন সৌর কোষগুলির ফটোইলেকট্রিক রূপান্তর দক্ষতার জন্য বর্তমান রেকর্ড 24.7 শতাংশ নিউ সাউথ ওয়েলসের ইউনিভার্সিটির PERL কাঠামো সৌর কোষ দ্বারা তৈরি করা হয়েছে। এর প্রযুক্তিগত বৈশিষ্ট্যগুলির মধ্যে রয়েছে: সিলিকন পৃষ্ঠে ফসফরাস ডোপিংয়ের ঘনত্ব কম হয় যাতে পৃষ্ঠের পুনর্মিলন হ্রাস করা যায় এবং পৃষ্ঠের "মৃত স্তর" এর অস্তিত্ব এড়ানো যায়; ইলেক্ট্রোড এলাকার পুনর্মিলন কমাতে এবং একটি ভাল ওহমিক যোগাযোগ তৈরি করতে সামনের এবং পিছনের পৃষ্ঠের ইলেক্ট্রোডের অধীনে স্থানীয় উচ্চ-ঘনত্বের বিস্তার ব্যবহার করা হয়; সামনের পৃষ্ঠের ইলেক্ট্রোড আলো শোষণ এলাকা বাড়ানোর জন্য ফটোলিথোগ্রাফি প্রক্রিয়া দ্বারা সংকীর্ণ করা হয়; ইলেক্ট্রোড এবং সিলিকনের মধ্যে যোগাযোগের প্রতিরোধ ক্ষমতা কমাতে সামনের পৃষ্ঠের ইলেক্ট্রোড টাইটানিয়াম, প্যালাডিয়াম এবং সিলভারের মতো আরও মিলিত ধাতুর সংমিশ্রণ ব্যবহার করে; ব্যাটারির সামনের এবং পিছনের পৃষ্ঠতলগুলি কোষের পৃষ্ঠের পুনর্মিলন কমাতে SiO2 এবং পয়েন্ট যোগাযোগ পদ্ধতি ব্যবহার করে। তবে প্রযুক্তিটি এখনও শিল্পায়ন হয়নি।

PERL প্রযুক্তি ছাড়াও, অন্যান্য প্রযুক্তিগুলিও রূপান্তর দক্ষতা উন্নত করতে ব্যবহার করা যেতে পারে। যেমন BP Solar এর সারফেস গ্রুভড সোয়েড সেল এবং ব্যাক ইলেক্ট্রোড (EWT) প্রযুক্তির মাধ্যমে। প্রাক্তন প্রধানত লেজার গ্রুভিং প্রক্রিয়ার মাধ্যমে সামনের ইলেক্ট্রোডের প্রস্থ হ্রাস করে এবং সূর্যালোকের শোষণের ক্ষেত্র বৃদ্ধি করে এবং বড় আকারের উত্পাদন 18.3 শতাংশের দক্ষতা অর্জন করতে পারে; পিছনের দিকটি, এইভাবে সামনের দিকের আলো শোষণের ক্ষেত্র বৃদ্ধি করে, 21.3 শতাংশের দক্ষতা অর্জন করতে পারে।

পাতলা ফিল্ম সৌর কোষ

স্ফটিক সিলিকন সৌর কোষগুলি অত্যন্ত দক্ষ এবং এখনও বড় আকারের অ্যাপ্লিকেশন এবং শিল্প উত্পাদনে আধিপত্য বিস্তার করে। যাইহোক, সিলিকন উপকরণের তুলনামূলকভাবে উচ্চ মূল্যের কারণে, এটির দাম ব্যাপকভাবে হ্রাস করা খুব কঠিন। স্ফটিক সিলিকন কোষের বিকল্প খোঁজার জন্য, কম খরচে পাতলা-ফিল্ম সোলার সেল আবির্ভূত হয়েছে। মূলধারার পাতলা ফিল্ম ব্যাটারিগুলি হল সিলিকন-ভিত্তিক পাতলা ফিল্ম ব্যাটারি, ক্যাডমিয়াম টেলুরাইড (CdTe) পাতলা ফিল্ম ব্যাটারি এবং কপার ইন্ডিয়াম গ্যালিয়াম সেলেনাইড (CIGS) পাতলা ফিল্ম ব্যাটারি।

সিলিকন-ভিত্তিক পাতলা-ফিল্ম কোষের পুরুত্ব মাত্র 2 মাইক্রন। প্রায় 180 মাইক্রন পুরুত্বের স্ফটিক সিলিকন কোষের সাথে তুলনা করলে, সিলিকন উপাদানের পরিমাণ স্ফটিক সিলিকন কোষের প্রায় 1.5 শতাংশ এবং খরচ কম। অন্তর্ভুক্ত PN জংশনের সংখ্যা অনুসারে, সিলিকন-ভিত্তিক পাতলা-ফিল্ম কোষগুলি একক-জাংশন কোষ, ডাবল-জাংশন কোষ এবং বহু-জাংশন কোষে বিভক্ত। বিভিন্ন PN জংশন বিভিন্ন তরঙ্গদৈর্ঘ্যের সূর্যালোক শোষণ করতে পারে। বর্তমানে, একক-জাংশন কোষের সর্বোচ্চ দক্ষতা 7 শতাংশে পৌঁছাতে পারে, এবং ডাবল-জাংশন কোষ 10 শতাংশে পৌঁছাতে পারে।

উপাদানের ভাল আলো শোষণের হারের কারণে, ক্যাডমিয়াম টেল্যুরাইড পাতলা-ফিল্ম কোষগুলির রূপান্তর দক্ষতা সিলিকন-ভিত্তিক পাতলা-ফিল্ম কোষগুলির তুলনায় বেশি এবং বর্তমান কার্যকারিতা 12 শতাংশে পৌঁছতে পারে। যাইহোক, ক্যাডমিয়াম উপাদানটির কার্সিনোজেনিক প্রভাব রয়েছে এবং টেলুরিয়ামের প্রাকৃতিক মজুদ সীমিত, যা এই ব্যাটারির দীর্ঘমেয়াদী বিকাশকে সীমাবদ্ধ করে।

কপার ইন্ডিয়াম গ্যালিয়াম সেলেনাইড পাতলা-ফিল্ম ব্যাটারিগুলিকে উচ্চ-দক্ষতা পাতলা-ফিল্ম ব্যাটারির ভবিষ্যত বিকাশের দিক হিসাবে বিবেচনা করা হয়, যা উত্পাদন প্রক্রিয়া সামঞ্জস্য করে সূর্যালোকের শোষণের হারকে উন্নত করতে পারে, যার ফলে রূপান্তর দক্ষতা উন্নত হয়। বর্তমানে, পরীক্ষাগারের রূপান্তর দক্ষতা 20.1 শতাংশে পৌঁছাতে পারে, এবং পণ্যের দক্ষতা 13-14 শতাংশে পৌঁছাতে পারে, যা সমস্ত পাতলা-ফিল্ম ব্যাটারির মধ্যে সর্বোচ্চ।

তৃতীয় প্রজন্মের সৌর কোষ

তৃতীয় প্রজন্মের কোষগুলি তাত্ত্বিকভাবে উচ্চতর রূপান্তর দক্ষতা অর্জন করতে পারে। এই পর্যায়ে, ঘনীভূত কোষ ব্যতীত, তাদের বেশিরভাগই এখনও পরীক্ষাগার গবেষণা পর্যায়ে রয়েছে।

কনসেনট্রেটর কোষগুলি সাধারণত III-V সেমিকন্ডাক্টর সামগ্রী ব্যবহার করে, প্রধানত কারণ III-V সেমিকন্ডাক্টরগুলির সিলিকনের তুলনায় অনেক বেশি উচ্চ তাপমাত্রা প্রতিরোধ ক্ষমতা থাকে, এখনও উচ্চ আলোকসজ্জার অধীনে উচ্চ আলোক বৈদ্যুতিক রূপান্তর দক্ষতা থাকে এবং মাল্টি-জাংশন গঠন তাদের শোষণ বর্ণালী এবং সূর্যালোক বর্ণালী তৈরি করে। একই কাছাকাছি, এবং তাত্ত্বিক রূপান্তর দক্ষতা 68 শতাংশে পৌঁছতে পারে। বর্তমানে, তিনটি পিএন জংশন তিনটি ভিন্ন অর্ধপরিবাহী পদার্থ, জার্মেনিয়াম, গ্যালিয়াম আর্সেনাইড এবং গ্যালিয়াম ইন্ডিয়াম ফসফরাস দ্বারা গঠিত। যদি বড় আকারের উত্পাদন করা হয়, তবে দক্ষতা 40 শতাংশের বেশি পৌঁছতে পারে।

সৌর কোষগুলি সৌর মডিউলগুলিতে প্যাকেজ করা হয় এবং বিভিন্ন সৌর কোষের প্রয়োগ তাদের নিজস্ব বৈশিষ্ট্য এবং বাজারের চাহিদার বিকাশের উপর নির্ভর করে। প্রারম্ভিক দিনগুলিতে, সৌর শক্তি প্রধানত যোগাযোগ বেস স্টেশন এবং কৃত্রিম উপগ্রহগুলিতে ব্যবহৃত হত এবং পরে ধীরে ধীরে সৌর ছাদের মতো বেসামরিক ক্ষেত্রে প্রবেশ করে। এই পরিস্থিতিতে, ইনস্টলেশন এলাকা ছোট এবং শক্তির ঘনত্বের প্রয়োজনীয়তা বেশি, তাই স্ফটিক সিলিকন মডিউলগুলি প্রধান বাজারের অংশ দখল করে। বৃহৎ আকারের সৌর মরুভূমির বিদ্যুৎ কেন্দ্র এবং ফটোভোলটাইক ভবনগুলির বিকাশের সাথে, ব্যাপক খরচ ধীরে ধীরে শক্তির ঘনত্বকে বিবেচনা করার জন্য একটি গুরুত্বপূর্ণ কারণ হিসাবে প্রতিস্থাপিত করেছে এবং পাতলা-ফিল্ম ব্যাটারির প্রয়োগ বৃদ্ধি পাচ্ছে। এছাড়াও, বিভিন্ন প্রযুক্তির প্রয়োগ অন্যান্য কারণ যেমন ব্যবহারের পরিবেশ এবং জলবায়ু পরিস্থিতি দ্বারা প্রভাবিত হয়।