ಸೌರ ಫಲಕಗಳು ವಿದ್ಯುತ್ ಉತ್ಪಾದನೆಯ ತತ್ವ

ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ಪಿಎನ್ ಜಂಕ್ಷನ್ ಮೇಲೆ ಸೂರ್ಯ ಬೆಳಗುತ್ತದೆ, ಇದು ಹೊಸ ರಂಧ್ರ-ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಜೋಡಿಯನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತದೆ. ಪಿಎನ್ ಜಂಕ್ಷನ್‌ನ ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರದ ಕ್ರಿಯೆಯ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ, ರಂಧ್ರವು ಪಿ ಪ್ರದೇಶದಿಂದ ಎನ್ ಪ್ರದೇಶಕ್ಕೆ ಹರಿಯುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಎನ್ ಪ್ರದೇಶದಿಂದ ಪಿ ಪ್ರದೇಶಕ್ಕೆ ಹರಿಯುತ್ತದೆ. ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ ಸಂಪರ್ಕಗೊಂಡಾಗ, ಪ್ರವಾಹವು ರೂಪುಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ. ದ್ಯುತಿವಿದ್ಯುತ್ ಪರಿಣಾಮ ಸೌರ ಕೋಶಗಳು ಹೇಗೆ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತವೆ ಎಂಬುದು ಹೀಗೆ.

ಸೌರ ವಿದ್ಯುತ್ ಉತ್ಪಾದನೆ ಸೌರ ವಿದ್ಯುತ್ ಉತ್ಪಾದನೆಯಲ್ಲಿ ಎರಡು ವಿಧಗಳಿವೆ, ಒಂದು ಬೆಳಕು-ಉಷ್ಣ-ವಿದ್ಯುತ್ ಪರಿವರ್ತನಾ ವಿಧಾನ, ಇನ್ನೊಂದು ನೇರ ಬೆಳಕು-ವಿದ್ಯುತ್ ಪರಿವರ್ತನಾ ವಿಧಾನ.

(1) ಬೆಳಕು-ಉಷ್ಣ-ವಿದ್ಯುತ್ ಪರಿವರ್ತನೆ ವಿಧಾನವು ಸೌರ ವಿಕಿರಣದಿಂದ ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುವ ಉಷ್ಣ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ವಿದ್ಯುತ್ ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತದೆ. ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ, ಹೀರಿಕೊಳ್ಳಲ್ಪಟ್ಟ ಉಷ್ಣ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಸೌರ ಸಂಗ್ರಾಹಕವು ಕಾರ್ಯನಿರತ ಮಾಧ್ಯಮದ ಉಗಿಯಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ನಂತರ ಉಗಿ ಟರ್ಬೈನ್ ಅನ್ನು ವಿದ್ಯುತ್ ಉತ್ಪಾದಿಸಲು ಚಾಲನೆ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ. ಹಿಂದಿನ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು ಬೆಳಕು-ಉಷ್ಣ ಪರಿವರ್ತನೆ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಾಗಿದೆ; ನಂತರದ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು ಶಾಖ-ವಿದ್ಯುತ್ ಪರಿವರ್ತನೆ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಾಗಿದೆ.

(೨) ಸೌರ ವಿಕಿರಣ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ನೇರವಾಗಿ ವಿದ್ಯುತ್ ಶಕ್ತಿಯನ್ನಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸಲು ದ್ಯುತಿವಿದ್ಯುತ್ ಪರಿಣಾಮವನ್ನು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ದ್ಯುತಿವಿದ್ಯುತ್ ಪರಿವರ್ತನೆಯ ಮೂಲ ಸಾಧನವೆಂದರೆ ಸೌರ ಕೋಶ. ಸೌರ ಕೋಶವು ದ್ಯುತಿಜನಕ ವೋಲ್ಟ್ ಪರಿಣಾಮದಿಂದಾಗಿ ಸೌರ ಬೆಳಕಿನ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ನೇರವಾಗಿ ವಿದ್ಯುತ್ ಶಕ್ತಿಯನ್ನಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸುವ ಸಾಧನವಾಗಿದೆ. ಇದು ಅರೆವಾಹಕ ದ್ಯುತಿಡಯೋಡ್. ಸೂರ್ಯ ದ್ಯುತಿಡಯೋಡ್ ಮೇಲೆ ಬೆಳಗಿದಾಗ, ದ್ಯುತಿಡಯೋಡ್ ಸೌರ ಬೆಳಕಿನ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ವಿದ್ಯುತ್ ಶಕ್ತಿಯನ್ನಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಪ್ರವಾಹವನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತದೆ. ಅನೇಕ ಕೋಶಗಳನ್ನು ಸರಣಿಯಲ್ಲಿ ಅಥವಾ ಸಮಾನಾಂತರವಾಗಿ ಸಂಪರ್ಕಿಸಿದಾಗ, ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ದೊಡ್ಡ ಉತ್ಪಾದನಾ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಸೌರ ಕೋಶಗಳ ಚೌಕಾಕಾರದ ಶ್ರೇಣಿಯನ್ನು ರಚಿಸಬಹುದು.

ಪ್ರಸ್ತುತ, ಸ್ಫಟಿಕದಂತಹ ಸಿಲಿಕಾನ್ (ಪಾಲಿಸಿಲಿಕಾನ್ ಮತ್ತು ಮೊನೊಕ್ರಿಸ್ಟಲಿನ್ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಸೇರಿದಂತೆ) ಅತ್ಯಂತ ಪ್ರಮುಖವಾದ ದ್ಯುತಿವಿದ್ಯುಜ್ಜನಕ ವಸ್ತುವಾಗಿದೆ, ಅದರ ಮಾರುಕಟ್ಟೆ ಪಾಲು 90% ಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚು, ಮತ್ತು ಭವಿಷ್ಯದಲ್ಲಿ ದೀರ್ಘಕಾಲದವರೆಗೆ ಸೌರ ಕೋಶಗಳ ಮುಖ್ಯವಾಹಿನಿಯ ವಸ್ತುವಾಗಿರುತ್ತದೆ.

ದೀರ್ಘಕಾಲದವರೆಗೆ, ಪಾಲಿಸಿಲಿಕಾನ್ ವಸ್ತುಗಳ ಉತ್ಪಾದನಾ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವನ್ನು ಯುನೈಟೆಡ್ ಸ್ಟೇಟ್ಸ್, ಜಪಾನ್ ಮತ್ತು ಜರ್ಮನಿಯಂತಹ 3 ದೇಶಗಳಲ್ಲಿ 7 ಕಂಪನಿಗಳ 10 ಕಾರ್ಖಾನೆಗಳು ನಿಯಂತ್ರಿಸುತ್ತಿದ್ದು, ತಾಂತ್ರಿಕ ದಿಗ್ಬಂಧನ ಮತ್ತು ಮಾರುಕಟ್ಟೆ ಏಕಸ್ವಾಮ್ಯವನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತಿವೆ.

ಪಾಲಿಸಿಲಿಕಾನ್ ಬೇಡಿಕೆಯು ಮುಖ್ಯವಾಗಿ ಅರೆವಾಹಕಗಳು ಮತ್ತು ಸೌರ ಕೋಶಗಳಿಂದ ಬರುತ್ತದೆ. ವಿಭಿನ್ನ ಶುದ್ಧತೆಯ ಅವಶ್ಯಕತೆಗಳ ಪ್ರಕಾರ, ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ಮಟ್ಟ ಮತ್ತು ಸೌರ ಮಟ್ಟ ಎಂದು ವಿಂಗಡಿಸಲಾಗಿದೆ. ಅವುಗಳಲ್ಲಿ, ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್-ದರ್ಜೆಯ ಪಾಲಿಸಿಲಿಕಾನ್ ಸುಮಾರು 55% ರಷ್ಟಿದ್ದರೆ, ಸೌರ ಮಟ್ಟದ ಪಾಲಿಸಿಲಿಕಾನ್ 45% ರಷ್ಟಿದೆ.

ಫೋಟೊವೋಲ್ಟಾಯಿಕ್ ಉದ್ಯಮದ ತ್ವರಿತ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಯೊಂದಿಗೆ, ಸೌರ ಕೋಶಗಳಲ್ಲಿ ಪಾಲಿಸಿಲಿಕಾನ್‌ನ ಬೇಡಿಕೆಯು ಅರೆವಾಹಕ ಪಾಲಿಸಿಲಿಕಾನ್‌ನ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಗಿಂತ ವೇಗವಾಗಿ ಬೆಳೆಯುತ್ತಿದೆ ಮತ್ತು 2008 ರ ವೇಳೆಗೆ ಸೌರ ಪಾಲಿಸಿಲಿಕಾನ್‌ನ ಬೇಡಿಕೆಯು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್-ದರ್ಜೆಯ ಪಾಲಿಸಿಲಿಕಾನ್‌ನ ಬೇಡಿಕೆಯನ್ನು ಮೀರುತ್ತದೆ ಎಂದು ನಿರೀಕ್ಷಿಸಲಾಗಿದೆ.

೧೯೯೪ ರಲ್ಲಿ, ವಿಶ್ವದ ಒಟ್ಟು ಸೌರ ಕೋಶಗಳ ಉತ್ಪಾದನೆಯು ಕೇವಲ ೬೯ ಮೆಗಾವ್ಯಾಟ್ ಆಗಿತ್ತು, ಆದರೆ ೨೦೦೪ ರಲ್ಲಿ ಅದು ೧೨೦೦ ಮೆಗಾವ್ಯಾಟ್ ಗೆ ಹತ್ತಿರದಲ್ಲಿತ್ತು, ಇದು ಕೇವಲ ೧೦ ವರ್ಷಗಳಲ್ಲಿ ೧೭ ಪಟ್ಟು ಹೆಚ್ಚಾಗಿದೆ. ೨೧ ನೇ ಶತಮಾನದ ಮೊದಲಾರ್ಧದಲ್ಲಿ ಸೌರ ದ್ಯುತಿವಿದ್ಯುಜ್ಜನಕ ಉದ್ಯಮವು ಪರಮಾಣು ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಮೀರಿಸುತ್ತದೆ ಎಂದು ತಜ್ಞರು ಊಹಿಸುತ್ತಾರೆ.