सोलर पैनल कैसे काम करते हैं
सौर पैनल का उपकरण और इसके संचालन का सिद्धांत इस बात पर निर्भर करता है कि इसे किस सामग्री और किस तकनीक से बनाया गया है। इसलिए, उनके अंतर क्या हैं और उपयोग के लिए उपयुक्त समाधान चुनने के लिए मुख्य विकल्पों की विशेषताओं को समझना आवश्यक है। सभी डेटा गुणवत्ता वाले उत्पादों के लिए प्रासंगिक हैं, सस्ती बैटरी बताए गए मापदंडों को पूरा नहीं कर सकती हैं, क्योंकि वे अक्सर प्रौद्योगिकी के उल्लंघन के साथ बनाई जाती हैं।
शब्दावली
इस क्षेत्र में प्रयुक्त मुख्य शब्द:
- सौर ऊर्जा - बिजली जो पैनल का उपयोग करने पर सूर्य से प्राप्त होती है।
- सौर सूर्यातप - यह दर्शाता है कि किरणों के लंबवत प्रति वर्ग मीटर सतह पर कितना सूर्य का प्रकाश प्राप्त होता है।
- फोटोवोल्टिक सेल - ऐसे मॉड्यूल जो सूर्य के प्रकाश को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करने में सक्षम होते हैं। आमतौर पर 1 से 2 वाट ऊर्जा का उत्पादन होता है, लेकिन अधिक उत्पादक विकल्प हैं।
- फोटोवोल्टिक प्रणाली - उपकरण का एक सेट जो सूर्य से प्रकाश को बिजली में परिवर्तित करता है।
- सौर सेल या पैनल एक बड़े मॉड्यूल में एक साथ समूहीकृत फोटोवोल्टिक कोशिकाओं का एक समूह है और श्रृंखला या श्रृंखला-समानांतर फैशन में जुड़ा हुआ है। आमतौर पर, एक बैटरी में 36 से 40 खंड होते हैं।
- ऐरे - आवश्यक मात्रा में करंट प्राप्त करने के लिए जुड़े कई सौर पैनल।
- फ़्रेमयुक्त मॉड्यूल - एक एल्यूमीनियम फ्रेम में संरचनाएं, टिकाऊ और वायुरोधी।
- फ्रेमलेस तत्व - लचीले संस्करण, उनका उपयोग कम भार की स्थितियों में किया जाता है।
- किलोवाट-घंटा (किलोवाट) - विद्युत शक्ति का एक मानक माप।
- दक्षता (दक्षता) - सौर पैनल। इंगित करता है कि सतह से टकराने वाली सौर ऊर्जा कितनी बिजली में परिवर्तित होती है। आमतौर पर, संकेतक 15-24% है।
- अवक्रमण - प्राकृतिक कारणों से होने वाली सौर सेल क्षमता में कमी। मूल मूल्यों के प्रतिशत के रूप में मापा जाता है।
- पीक लोड वह समय होता है जब बिजली की सबसे बड़ी मात्रा की आवश्यकता होती है।
- क्रिस्टलीय सिलिकॉन सौर पैनल बनाने के लिए कच्चा माल है। आज का सबसे आम और टिकाऊ विकल्प।
- अनाकार सिलिकॉन - संरचना वाष्पीकरण द्वारा सतह पर लागू होती है और एक सुरक्षात्मक संरचना से ढकी होती है।
- अर्धचालक - पदार्थ जो कुछ शर्तों के तहत वर्तमान का संचालन कर सकते हैं। इसमें सौर कोशिकाओं के निर्माण में उपयोग की जाने वाली अधिकांश नई सामग्री शामिल है।
- इन्वर्टर - डीसी को एसी करंट में बदलने के लिए उपकरण।
- नियंत्रक - बैटरी को ठीक से चार्ज करने के लिए सौर मॉड्यूल से आउटपुट वोल्टेज को नियंत्रित करता है।
ये केवल सबसे सामान्य शब्द हैं, अतिरिक्त विकल्प हैं। लेकिन मूल बातें जानने से भी आपको विषय को बेहतर ढंग से समझने में मदद मिलेगी।
गुणवत्ता श्रेणियां
सौर पैनल की गुणवत्ता का आकलन करने के लिए, हमें पहले फोटोवोल्टिक कोशिकाओं के उत्पादन के लिए उपयोग किए जाने वाले कच्चे माल के ग्रेड का पता लगाना चाहिए। यह तैयार उत्पादों की दक्षता और सेवा जीवन को निर्धारित करता है। चार मुख्य वर्ग हैं:
- ग्रेड ए - सबसे अच्छा ग्रेड, जो किसी भी क्षति और दरार से मुक्त है। भरने की एकरूपता और सतह की चिकनाई उच्च प्रदर्शन की गारंटी देती है, जो अक्सर दस्तावेज़ीकरण में बताई गई तुलना में अधिक होती है। इसके अलावा, इस संस्करण में सबसे कम गिरावट दर है और लंबे समय तक अच्छा प्रदर्शन बनाए रखता है।
- ग्रेड बी गुणवत्ता में थोड़ा खराब है, और सतह दोष हो सकता है। हालांकि, इसका उपयोग अक्सर ग्रेड ए के प्रदर्शन में तुलनीय उत्पादों के उत्पादन के लिए किया जाता है।गिरावट सूचकांक बहुत खराब है, इसलिए यह अपनी प्रारंभिक विशेषताओं को तेजी से खो देता है।
- ग्रेड सी - विकल्प, जिसमें काफी गंभीर दोष हो सकते हैं - दरारें से लेकर चिप्स और अन्य क्षति तक। कीमत के मामले में, ऐसे मॉड्यूल बहुत सस्ते होते हैं, लेकिन उनकी दक्षता 15% से अधिक नहीं होती है। सस्ता समाधान जो छोटे भार के लिए उपयुक्त है।
- ग्रेड डी - संक्षेप में, यह फोटोवोल्टिक कोशिकाओं के निर्माण के बाद बचा हुआ कचरा है, जिसका उपयोग बैटरी बनाने के लिए नहीं किया जाना चाहिए। लेकिन बहुत से ईमानदार निर्माता, विशेष रूप से एशिया से, उत्पादन में उनका उपयोग नहीं करते हैं। इस विकल्प का प्रदर्शन बेहद खराब है।
पहला विकल्प चुनना बेहतर है, चरम स्थिति में दूसरा करेगा। केवल वे ही सामान्य दक्षता प्रदान करने में सक्षम होंगे और लंबे समय तक सेवा करेंगे।
ईवा लैमिनेटिंग सामग्री एक विशेष फिल्म है जो सामने की तरफ स्थित होती है और इसे रिवर्स साइड पर इस्तेमाल किया जा सकता है। मुख्य उद्देश्य काम करने वाले तत्वों को सूरज की रोशनी में हस्तक्षेप किए बिना प्रतिकूल प्रभावों से बचाना है। गुणवत्ता वाले संस्करण लगभग 25 वर्षों तक सेवा करते हैं, निम्न-गुणवत्ता वाले - 5 से 10 वर्षों तक। आंख से विविधता निर्धारित करना असंभव है, इसलिए कीमत से आगे बढ़ना आसान है - अच्छी गुणवत्ता वाले विकल्प कम नहीं होंगे।
वीडियो में दिखाया गया है कि सूर्य के प्रकाश के उदाहरण से विद्युत धारा कैसे उत्पन्न होती है।
काम करने का सिद्धांत
सौर पैनल की विशेषताओं की व्याख्या करना काफी कठिन है, लेकिन सामान्य बिंदुओं को समझना संभव है:
- जब सूर्य का प्रकाश फोटोकल्स से टकराता है, तो गैर-संतुलन इलेक्ट्रॉन-छेद जोड़े वहां बनने लगते हैं।
- इलेक्ट्रॉनों की अधिकता के कारण, वे अर्धचालक की निचली परत में जाने लगते हैं।
- बाहरी सर्किट में एक वोल्टेज उत्पन्न होता है। सकारात्मक ध्रुव पी-परत के संपर्क में दिखाई देता है, और नकारात्मक ध्रुव एन-परत के संपर्क में दिखाई देता है।
- यदि एक बैटरी पैक को फोटोवोल्टिक कोशिकाओं से जोड़ा जाता है, तो एक बंद घेरा बनाया जाता है और लगातार चलने वाले इलेक्ट्रॉन बैटरी पैक को एक क्रमिक चार्ज प्रदान करते हैं।
- पारंपरिक सिलिकॉन मॉड्यूल एकल-संक्रमण कोशिकाएं हैं, जो केवल सूर्य के प्रकाश के एक निश्चित स्पेक्ट्रम से ऊर्जा उत्पन्न कर सकती हैं। यह इस वजह से है कि उपकरण की दक्षता कम है।
- समस्या को हल करने के लिए, निर्माताओं ने कैस्केड संस्करण विकसित किए हैं; वे सौर स्पेक्ट्रम की विभिन्न किरणों से ऊर्जा ले सकते हैं। इससे दक्षता बढ़ जाती है, लेकिन उत्पादन की उच्च लागत के कारण ऐसे पैनलों की कीमत बहुत अधिक होती है।
- बिजली में परिवर्तित नहीं होने वाली ऊर्जा गर्मी में परिवर्तित हो जाती है, इसलिए सौर पैनल प्रक्रिया में 55 डिग्री तक गर्म होते हैं, और अर्धचालक पैनल 180 डिग्री तक गर्म होते हैं। और जैसे-जैसे यह गर्म होता जाता है, सौर पैनल की दक्षता कम होती जाती है।
वैसे! सौर पैनल स्पष्ट सर्दियों के दिनों में सबसे प्रभावी होते हैं, जब पर्याप्त प्रकाश होता है और कम तापमान सतह को ठंडा करता है।
वे किससे बने हुए हैं
सौर पैनल की संरचना का अध्ययन करने के लिए, मुख्य किस्मों को समझना आवश्यक है, क्योंकि उत्पादन तकनीक में उपयोग किए जाने वाले कच्चे माल के आधार पर महत्वपूर्ण अंतर हैं:
- सीडीटीई बैटरी. कैडमियम टेलुराइड का उपयोग फिल्म मॉड्यूल के निर्माण में किया जाता है। कुछ सौ माइक्रोमीटर की एक परत लगभग 11% या थोड़ा अधिक की दक्षता प्राप्त करने के लिए पर्याप्त है। यह स्पष्ट रूप से कम दर है, लेकिन प्रति 1 वाट बिजली की पुनर्गणना में सिलिकॉन के पारंपरिक विकल्पों की तुलना में कम से कम 30% सस्ता है। इसके अलावा, यह किस्म बहुत पतली और हल्की है।
- सीआईजीएस टाइप करें. संक्षिप्त नाम का अर्थ है कि संरचना में तांबा, ईण्डीयुम, गैलियम और सेलेनियम शामिल हैं। हमें एक अर्धचालक मिलता है जिसे एक छोटी परत में भी लगाया जाता है, लेकिन पहले विकल्प के विपरीत, यहां दक्षता अधिक परिमाण का क्रम है और 15% तक है।
- GaAs और InP प्रकार प्रकार 5-6 माइक्रोन की एक पतली परत को लागू करने की क्षमता की विशेषता है, और दक्षता लगभग 20% होगी। सूरज की रोशनी से बिजली पैदा करने की तकनीक में यह एक नया शब्द है। उच्च ऑपरेटिंग तापमान के कारण, बैटरी बिना प्रदर्शन खोए बहुत गर्म हो सकती है। लेकिन इस तथ्य के कारण कि उत्पादन में दुर्लभ-पृथ्वी सामग्री का उपयोग किया जाता है, इस प्रकार की लागत अधिक होती है।
- क्वांटम डॉट बैटरी (QDSC). वे पारंपरिक थोक सामग्री के बजाय सौर ऊर्जा रूपांतरण के लिए एक अवशोषित सामग्री के रूप में क्वांटम डॉट्स का उपयोग करते हैं। बैंडगैप ट्यूनिंग की विशेषताओं के कारण, बहुसंक्रमण मॉड्यूल बनाना संभव है जो सौर ऊर्जा को अधिक कुशलता से अवशोषित करते हैं।
- अनाकार सिलिकॉन वाष्पीकरण द्वारा लागू किया जाता है और इसकी एक विषम संरचना होती है। यह बहुत कुशल नहीं है, लेकिन सजातीय सतह बिखरी हुई रोशनी को भी अवशोषित करने में बहुत अच्छी है।
- polycrystalline सिलिकॉन को पिघलाकर और कुछ शर्तों के तहत इसे यूनिडायरेक्शनल क्रिस्टल बनाने के लिए ठंडा करके वेरिएंट बनाए जाते हैं। उत्पादन की सस्तीता और अच्छी दक्षता के कारण सबसे आम समाधानों में से एक।
- monocrystalline कोशिकाओं में एकल क्रिस्टल होते हैं जिन्हें पतली प्लेटों में काटा जाता है और फॉस्फोरस के साथ मिश्रित किया जाता है। सबसे लंबे समय तक चलने वाला समाधान, जिसमें कम गिरावट दर और कम से कम 30 साल का सेवा जीवन होता है, लेकिन अक्सर 10-15 साल तक लंबा होता है।
वैसे! इस या उस संस्करण की दक्षता उत्पादन की तकनीक पर निर्भर करती है, इसलिए इसे निर्दिष्ट किया जाना चाहिए।
सोलर पैनल के फायदे और नुकसान
प्रत्येक प्रकार की अपनी विशेषताएं होती हैं, जिन्हें चुनते समय ध्यान में रखा जाना चाहिए, यह तय करने के लिए कि कौन सा प्रकार सबसे उपयुक्त है:
- मोनोक्रिस्टलाइन पैनल में उच्चतम क्षमता होती है और मॉड्यूल प्लेसमेंट के लिए जगह बचाती है। वे कम से कम 25 साल तक चलते हैं और धीरे-धीरे सत्ता खो देते हैं।इसी समय, सतह गंदगी के प्रति बहुत संवेदनशील है, इसे अक्सर साफ किया जाना चाहिए। और कीमत सभी सिलिकॉन-आधारित विकल्पों में सबसे अधिक है।
- पॉलीक्रिस्टलाइन वेरिएंट सूरज की किरणों को प्रभावी ढंग से अवशोषित नहीं करते हैं, लेकिन विसरित प्रकाश में बेहतर काम करते हैं। कीमत से गुणवत्ता अनुपात के संदर्भ में वे अधिक लाभदायक हैं, लेकिन कम दक्षता के कारण वे अधिक स्थान लेते हैं।
- अनाकार सिलिकॉन बैटरियों को इमारतों की दीवारों सहित कहीं भी रखा जा सकता है, क्योंकि वे विसरित प्रकाश को अवशोषित करने में अच्छे होते हैं। कम दक्षता के साथ, उनकी कीमत कम होती है, इसलिए उन्हें एक किफायती विकल्प के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है। साथ ही, वे लंबे समय तक चलते हैं और सतह के प्रदूषण से डरते नहीं हैं।
- दुर्लभ पृथ्वी विकल्पों के समान फायदे और नुकसान हैं, इसलिए हम उन पर एक साथ विचार कर सकते हैं। वे दक्षता में क्लासिक पैनलों से बेहतर हैं और फिल्म पर लागू किया जा सकता है, जो सुविधाजनक है। उनकी तापमान सीमा अधिक होती है, इसलिए हीटिंग प्रदर्शन को प्रभावित नहीं करता है। लेकिन उच्च कीमत और धातुओं की दुर्लभता के कारण, ऐसे विकल्पों का बड़े पैमाने पर उपयोग नहीं किया जाता है।
कहां उपयोग करें
निजी क्षेत्र में सूर्य से बिजली प्राप्त करने और ऊर्जा संसाधनों को बचाने के लिए, या यहां तक कि पूर्ण स्वायत्तता प्राप्त करने के लिए सभी सुविचारित विकल्प स्थापित किए जा सकते हैं। उपयोग के संदर्भ में, विचार करने के लिए कुछ सरल दिशानिर्देश हैं:
- मोनोक्रिस्टलाइन और पॉलीक्रिस्टलाइन विकल्पों को छत पर या जमीन पर सबसे अच्छा रखा जाता है, पहले समकोण पर एक फ्रेम का निर्माण किया जाता है। यह वांछनीय है कि झुकाव का कोण समायोज्य है, ताकि आप सूर्य को समायोजित कर सकें।
- फिल्म मॉड्यूल कहीं भी, दोनों दीवारों पर और पर रखा जा सकता है छतों. वे अच्छी तरह से काम करते हैं, भले ही किरणें समकोण पर सतह से न टकराएं, जो बहुत महत्वपूर्ण है।
- औद्योगिक पैमाने पर, फिल्म बैटरी को भी प्राथमिकता दी जाती है क्योंकि वे सस्ती और स्थापित करने में आसान होती हैं।
सौर पैनलों की कई किस्में हैं, लेकिन उनकी कम कीमत और अच्छे प्रदर्शन के कारण लगभग 90% बाजार पर पारंपरिक सिलिकॉन मॉडल का कब्जा है। आप सेमीकंडक्टर समाधानों में से किसी एक को भी चुन सकते हैं, लेकिन फिर आपको डेढ़ से दो गुना अधिक पैसा खर्च करना होगा।