ಸೌರ ಫಲಕಗಳ ವಿದ್ಯುತ್ ಉತ್ಪಾದನೆಯ ತತ್ವ

ಅರೆವಾಹಕ PN ಜಂಕ್ಷನ್‌ನಲ್ಲಿ ಸೂರ್ಯನು ಹೊಳೆಯುತ್ತಾನೆ, ಹೊಸ ರಂಧ್ರ-ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಜೋಡಿಯನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತದೆ. PN ಜಂಕ್ಷನ್ನ ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರದ ಕ್ರಿಯೆಯ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ, ರಂಧ್ರವು P ಪ್ರದೇಶದಿಂದ N ಪ್ರದೇಶಕ್ಕೆ ಹರಿಯುತ್ತದೆ, ಮತ್ತು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ N ಪ್ರದೇಶದಿಂದ P ಪ್ರದೇಶಕ್ಕೆ ಹರಿಯುತ್ತದೆ. ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ ಸಂಪರ್ಕಗೊಂಡಾಗ, ಪ್ರಸ್ತುತವು ರೂಪುಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ. ದ್ಯುತಿವಿದ್ಯುತ್ ಪರಿಣಾಮ ಸೌರ ಕೋಶಗಳು ಹೇಗೆ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತವೆ.

ಸೌರ ವಿದ್ಯುತ್ ಉತ್ಪಾದನೆ ಸೌರ ವಿದ್ಯುತ್ ಉತ್ಪಾದನೆಯಲ್ಲಿ ಎರಡು ವಿಧಗಳಿವೆ, ಒಂದು ಬೆಳಕು-ಶಾಖ-ವಿದ್ಯುತ್ ಪರಿವರ್ತನೆ ಮೋಡ್, ಇನ್ನೊಂದು ನೇರ ಬೆಳಕು-ವಿದ್ಯುತ್ ಪರಿವರ್ತನೆ ಮೋಡ್.

(1) ಬೆಳಕು-ಶಾಖ-ವಿದ್ಯುತ್ ಪರಿವರ್ತನೆ ವಿಧಾನವು ವಿದ್ಯುತ್ ಉತ್ಪಾದಿಸಲು ಸೌರ ವಿಕಿರಣದಿಂದ ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುವ ಉಷ್ಣ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಬಳಸುತ್ತದೆ. ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ, ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಉಷ್ಣ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಸೌರ ಸಂಗ್ರಾಹಕದಿಂದ ಕೆಲಸ ಮಾಡುವ ಮಾಧ್ಯಮದ ಉಗಿಯಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ನಂತರ ಉಗಿ ಟರ್ಬೈನ್ ಅನ್ನು ವಿದ್ಯುತ್ ಉತ್ಪಾದಿಸಲು ಚಾಲನೆ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ. ಹಿಂದಿನ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು ಬೆಳಕು-ಶಾಖ ಪರಿವರ್ತನೆ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಾಗಿದೆ; ನಂತರದ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು ಶಾಖ-ವಿದ್ಯುತ್ ಪರಿವರ್ತನೆ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಾಗಿದೆ.

(2) ಸೌರ ವಿಕಿರಣ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ನೇರವಾಗಿ ವಿದ್ಯುತ್ ಶಕ್ತಿಯನ್ನಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸಲು ದ್ಯುತಿವಿದ್ಯುತ್ ಪರಿಣಾಮವನ್ನು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ದ್ಯುತಿವಿದ್ಯುತ್ ಪರಿವರ್ತನೆಯ ಮೂಲ ಸಾಧನವೆಂದರೆ ಸೌರ ಕೋಶ. ಸೌರ ಕೋಶವು ಫೋಟೊಜೆನರೇಶನ್ ವೋಲ್ಟ್ ಪರಿಣಾಮದಿಂದಾಗಿ ಸೌರ ಬೆಳಕಿನ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ನೇರವಾಗಿ ವಿದ್ಯುತ್ ಶಕ್ತಿಯನ್ನಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸುವ ಸಾಧನವಾಗಿದೆ. ಇದು ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ಫೋಟೋಡಯೋಡ್ ಆಗಿದೆ. ಫೋಟೊಡಿಯೋಡ್‌ನಲ್ಲಿ ಸೂರ್ಯನು ಬೆಳಗಿದಾಗ, ಫೋಟೊಡಯೋಡ್ ಸೌರ ಬೆಳಕಿನ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ವಿದ್ಯುತ್ ಶಕ್ತಿಯನ್ನಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಪ್ರಸ್ತುತವನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತದೆ. ಅನೇಕ ಕೋಶಗಳನ್ನು ಸರಣಿಯಲ್ಲಿ ಅಥವಾ ಸಮಾನಾಂತರವಾಗಿ ಸಂಪರ್ಕಿಸಿದಾಗ, ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ದೊಡ್ಡ ಔಟ್‌ಪುಟ್ ಶಕ್ತಿಯೊಂದಿಗೆ ಸೌರ ಕೋಶಗಳ ಒಂದು ಚದರ ಶ್ರೇಣಿಯನ್ನು ರಚಿಸಬಹುದು.

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

ದೀರ್ಘಕಾಲದವರೆಗೆ, ಪಾಲಿಸಿಲಿಕಾನ್ ವಸ್ತುಗಳ ಉತ್ಪಾದನಾ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವು ಯುನೈಟೆಡ್ ಸ್ಟೇಟ್ಸ್, ಜಪಾನ್ ಮತ್ತು ಜರ್ಮನಿಯಂತಹ 3 ದೇಶಗಳಲ್ಲಿ 7 ಕಂಪನಿಗಳ 10 ಕಾರ್ಖಾನೆಗಳಿಂದ ನಿಯಂತ್ರಿಸಲ್ಪಟ್ಟಿದೆ, ಇದು ತಾಂತ್ರಿಕ ದಿಗ್ಬಂಧನ ಮತ್ತು ಮಾರುಕಟ್ಟೆ ಏಕಸ್ವಾಮ್ಯವನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತದೆ.

ಪಾಲಿಸಿಲಿಕಾನ್ ಬೇಡಿಕೆಯು ಮುಖ್ಯವಾಗಿ ಅರೆವಾಹಕಗಳು ಮತ್ತು ಸೌರ ಕೋಶಗಳಿಂದ ಬರುತ್ತದೆ. ವಿವಿಧ ಶುದ್ಧತೆಯ ಅಗತ್ಯತೆಗಳ ಪ್ರಕಾರ, ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ಮಟ್ಟ ಮತ್ತು ಸೌರ ಮಟ್ಟಗಳಾಗಿ ವಿಂಗಡಿಸಲಾಗಿದೆ. ಅವುಗಳಲ್ಲಿ, ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ದರ್ಜೆಯ ಪಾಲಿಸಿಲಿಕಾನ್ ಸುಮಾರು 55% ನಷ್ಟು, ಸೌರ ಮಟ್ಟದ ಪಾಲಿಸಿಲಿಕಾನ್ ಖಾತೆಗಳು 45%.

ದ್ಯುತಿವಿದ್ಯುಜ್ಜನಕ 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.

1994 ರಲ್ಲಿ, ಪ್ರಪಂಚದಲ್ಲಿ ಸೌರ ಕೋಶಗಳ ಒಟ್ಟು ಉತ್ಪಾದನೆಯು ಕೇವಲ 69MW ಆಗಿತ್ತು, ಆದರೆ 2004 ರಲ್ಲಿ ಇದು 1200MW ಗೆ ಹತ್ತಿರವಾಗಿತ್ತು, ಇದು ಕೇವಲ 10 ವರ್ಷಗಳಲ್ಲಿ 17 ಪಟ್ಟು ಹೆಚ್ಚಾಗಿದೆ. 21 ನೇ ಶತಮಾನದ ಮೊದಲಾರ್ಧದಲ್ಲಿ ಸೌರ ದ್ಯುತಿವಿದ್ಯುಜ್ಜನಕ ಉದ್ಯಮವು ಪರಮಾಣು ಶಕ್ತಿಯ ಪ್ರಮುಖ ಮೂಲ ಶಕ್ತಿಯ ಮೂಲಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದನ್ನು ಮೀರಿಸುತ್ತದೆ ಎಂದು ತಜ್ಞರು ಊಹಿಸುತ್ತಾರೆ.