सौर मॉड्यूल: PERC बनाम TOPCon सौर सेल प्रौद्योगिकी

हालाँकि 1954 में संयुक्त राज्य अमेरिका में विकसित पहला सौर सेल एन-प्रकार था, लेकिन पी-प्रकार सेल बाद के वर्षों में लोकप्रिय हो गया। इसका कारण यह था कि शुरुआती दिनों में मॉड्यूल का उपयोग मुख्य रूप से अंतरिक्ष यात्रा में किया जाता था, जहां वे अधिक लचीले साबित होते थे। हाल के वर्षों में ही सौर सेल निर्माताओं ने अपने दृष्टिकोण पर पुनर्विचार करना शुरू किया है, जो एन-प्रकार की कोशिकाओं के बेहतर प्रदर्शन के कारण है। इसका मुख्य कारण इन कोशिकाओं का लंबा जीवनकाल है, क्योंकि पी-प्रकार के विपरीत, उन्हें "बोरॉन-ऑक्सीजन दोष" से खतरा नहीं होता है। इससे परिचालन समय बढ़ने के साथ-साथ दक्षता में कमी आती है। इसके अलावा, एन-प्रकार के सौर सेल सिलिकॉन के धात्विक संदूषण के प्रति कम संवेदनशील होते हैं।

पीवी प्रौद्योगिकी में, रासायनिक संरचना में सबसे छोटी विसंगतियां भी दक्षता और आर्थिक वितरण में बड़े अंतर के लिए जिम्मेदार हैं। इसे उदाहरण के लिए, पी-टाइप और एन-टाइप सौर कोशिकाओं की तुलना करते समय देखा जा सकता है। दोनों अपनी सेल संरचना के संदर्भ में भिन्न हैं, पी-प्रकार के सौर सेल सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए सिलिकॉन बेस पर निर्मित होते हैं। इसके विपरीत, प्रकार एन सौर कोशिकाओं को दूसरे तरीके से डिज़ाइन किया गया है, क्योंकि नकारात्मक रूप से डोप किया गया पक्ष सौर सेल के आधार के रूप में कार्य करता है।

हालाँकि, पी-प्रकार की कोशिकाओं पर दशकों से चले आ रहे फोकस के कारण, एन-प्रकार की सौर कोशिकाओं का उत्पादन वर्तमान में अधिक महंगा है। उनके उत्पादन ने मूल्य श्रृंखला में पैमाने की अर्थव्यवस्थाओं को जन्म दिया, जिसे पहले एन-प्रकार के उत्पादन में बनाया जाना था। इसके अलावा, एन-प्रकार के सौर मॉड्यूल के उत्पादन में अतिरिक्त कदमों की आवश्यकता होती है, जिससे लागत और बढ़ जाती है। हालाँकि, उनकी उच्च दक्षता के कारण, एन-प्रकार की हिस्सेदारी लगातार बढ़ रही है और यह केवल समय की बात है कि यह पी-प्रकार को प्रमुख सौर सेल प्रौद्योगिकी के रूप में प्रतिस्थापित करेगा।

सौर सेल प्रौद्योगिकियों PERC (पैसिवेटेड एमिटर और रियर सेल) और TOPCon (टनल ऑक्साइड पैसिवेटेड कॉन्टैक्ट) की तुलना करने पर दो सेल प्रकारों के बीच एक तुलनीय प्रतिद्वंद्विता देखी जा सकती है, जिसने हाल ही में हलचल पैदा की है।

पीईआरसी मॉड्यूल पीवी मॉड्यूल की दक्षता बढ़ाते हैं क्योंकि वे आपतित प्रकाश को बेहतर ढंग से ऊर्जा में परिवर्तित करते हैं। वे ऐसा प्रकाश के उस भाग को परावर्तित करके करते हैं जो कोशिका के पीछे तक पहुँचता है और कोशिका में वापस आ जाता है। यह मॉड्यूल के पीछे लगाई गई एक परत, तथाकथित बैक पैसिवेशन, द्वारा संभव बनाया गया है। पारंपरिक मॉड्यूल की तुलना में पीईआरसी कोशिकाओं की बढ़ी हुई दक्षता 1% है, जो बदले में प्रति केडब्ल्यूपी प्राप्त उत्पादन लागत को कम करने में मदद करती है।

सर्वोत्तम संभव दक्षता प्राप्त करने के लिए, मोनो वेफर्स का उपयोग मुख्य रूप से पीईआरसी कोशिकाओं में किया जाता है। हाल के वर्षों में सौर सेल के प्रकार में बड़े पैमाने पर विकास हुआ है। बढ़ी हुई दक्षता ने उन्हें पेशेवर पीवी प्रणालियों में पारंपरिक अल बीएसएफ कोशिकाओं को लगभग पूरी तरह से बदलने के लिए प्रेरित किया है। पीईआरसी कोशिकाएं बिल्कुल नई हैं, क्योंकि उनके सिद्धांत का उल्लेख पहली बार 1983 में ऑस्ट्रेलियाई न्यू साउथ वेल्स विश्वविद्यालय द्वारा किया गया था। हालाँकि, केवल लगातार बेहतर उत्पादन प्रक्रियाओं का मतलब है कि बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए प्रौद्योगिकी के मूल्य का पूरी तरह से उपयोग किया जा सकता है।

हालाँकि, PERC तकनीक अपनी समस्याओं से रहित नहीं है। यह उन्हें पारंपरिक कोशिकाओं की तुलना में प्रकाश-प्रेरित गिरावट के प्रति अधिक संवेदनशील बनाता है। इस एलआईडी प्रभाव के कारण प्रकाश के साथ उनके पहले संपर्क के बाद सौर सेल अपनी शक्ति खो देते हैं। संभावित-प्रेरित गिरावट का जोखिम भी अधिक है। पीआईडी ​​दोष के दूरगामी परिणाम हो सकते हैं क्योंकि यह संपूर्ण पीवी सिस्टम के प्रदर्शन को काफी कम कर सकता है। इसलिए निवेशकों को इस तथ्य पर विशेष ध्यान देना चाहिए कि पीईआरसी कोशिकाओं को आईईसी टीएस 62804 के अनुसार पीआईडी ​​प्रतिरोध के लिए प्रमाणित किया गया है।

सौर कोशिकाओं में एक उभरता हुआ सितारा फ्रीबर्ग में फ्राउनहोफर आईएसई में विकसित टॉपकॉन तकनीक है। ये कोशिकाएँ मोनोफ़ेशियल और बाइफ़ेशियल दोनों हो सकती हैं और, पीईआरसी के विपरीत, मुख्य रूप से एन-प्रकार वेफर्स पर निर्भर करती हैं। उनमें पीईआरसी की तुलना में उच्च दक्षता क्षमता है। पिछले साल, चीनी निर्माता जिंको सोलर ने प्रदर्शित किया था कि यह कितना अधिक हो सकता है जब उसने 23.53% तक की दक्षता के साथ एक मोनोक्रिस्टलाइन, बाइफेशियल एन-टाइप टॉपकॉन सौर मॉड्यूल प्रस्तुत किया था। 2021 में लॉन्गी सोलर द्वारा प्रस्तुत TOPCon मॉड्यूल ने और भी उच्च प्रदर्शन हासिल किया। पी-टाइप टॉपकॉन सेल के साथ, इसने 25.19% की दक्षता हासिल की, जिससे इस तकनीक के लिए एक नया विश्व दक्षता रिकॉर्ड स्थापित हुआ। तीव्र प्रगति को देखते हुए, इस रिकॉर्ड को तोड़ने में कुछ ही समय लगेगा। मॉड्यूल पर गहन शोध से यह सुनिश्चित होना चाहिए कि विकास का अभी भी कोई अंत नहीं दिख रहा है।

हालाँकि TOPCon सौर कोशिकाओं के प्रदर्शन को हराना कठिन है, फिर भी PERC तकनीक बाजार पर हावी है। कोशिकाओं की बढ़ती दक्षता और साथ ही उत्पादन लागत में गिरावट के कारण कुछ समय तक ऐसा ही रहने की संभावना है।

हालाँकि, TOPCon सेल अपनी अत्यधिक उच्च दक्षता के कारण बढ़ रहे हैं। उच्च उत्पादन लागत अभी भी इस प्रकार के पीवी के विरुद्ध है। हालाँकि, जैसे ही बड़े पैमाने पर उत्पादन शुरू होता है, यहां भी पैमाने की महत्वपूर्ण अर्थव्यवस्थाओं की उम्मीद की जाती है, जो यह सुनिश्चित करेगी कि जर्मनी में TOPCon मॉड्यूल PERC प्रौद्योगिकी के लिए गंभीर प्रतिस्पर्धा में विकसित हों। फ्राउनहोफर-आईएसई के शोधकर्ता भी इसकी पुष्टि करते हैं। हालाँकि, उनके अनुसार, विनिर्माण लागत में कमी के अलावा, TOPCon मॉड्यूल की आर्थिक व्यवहार्यता को मजबूत करने के लिए PERC कोशिकाओं के स्तर तक उत्पादन उत्पादन में वृद्धि आवश्यक है।

वैज्ञानिकों के निष्कर्षों के अनुसार, TOPCon तकनीक 5 मेगावाट आउटपुट के साथ ग्राउंड-माउंटेड पीवी सिस्टम के लिए PERC की तुलना में 13.5 से 18.6% अधिक कुल सौर सेल लागत और 3.6 से 5.5% अधिक कुल मॉड्यूल लागत उत्पन्न करती है। फिर भी, फ्राउनहोफर आईएसई के शोधकर्ताओं ने कहा कि बिफेशियल पी-पीईआरसी की तुलना में TOPCon सौर कोशिकाओं की 0.4 से 0.55% अधिक सेल दक्षता लागत-कुशल बड़े पैमाने पर उत्पादन को संभव बनाती है।

भले ही एन-प्रकार या पी-प्रकार सौर कोशिकाओं का उपयोग किया जाता है, सौर मॉड्यूल की दक्षता को बड़े पैमाने पर बढ़ाने का एक तरीका है। यह बाइफेशियल तकनीक है. मोनोफेशियल सौर सेल के विपरीत, जो केवल शीर्ष को रोशन करके पीवी बिजली उत्पन्न करता है, बाइफेशियल सौर सेल को डिज़ाइन किया गया है ताकि यह ऊपर और नीचे से बिजली उत्पन्न कर सके। इस तरह से प्राप्त प्रकाश के उपयोग में वृद्धि से मॉड्यूल की दक्षता में काफी वृद्धि होती है।

निःसंदेह, तल पर दक्षता शीर्ष पर जितनी महान नहीं है, जो सूर्य के प्रकाश की ओर उन्मुख है। फिर भी, स्थान, जमीन से दूरी और बाहरी स्थितियों के आधार पर, नीचे की ओर विकिरण के कारण दक्षता 19% से अधिक बढ़ सकती है। इसका मतलब है कि पूरे सिस्टम की क्षमता 10 से 30 के बीच बढ़ाई जा सकती है। उदाहरण के लिए, एक मॉड्यूल का प्रदर्शन जो पहले 290 Wp वितरित करता था, बढ़कर 320 से 360 Wp हो जाता है।

बाइफेशियल सिस्टम स्थापित करते समय, यह सुनिश्चित करने के लिए ध्यान रखा जाना चाहिए कि अतिरिक्त विकिरण की अनुमति देने के लिए उन्हें नीचे की सतह से पर्याप्त दूरी पर स्थापित किया गया है। टाइल वाली छत या घास जैसी कमजोर से मध्यम परावर्तक सतहों के लिए न्यूनतम दूरी कम से कम 40 सेंटीमीटर होनी चाहिए। हालाँकि, अत्यधिक परावर्तक सतहों (जैसे बर्फ) के लिए, जमीन से दूरी 1.5 मीटर से अधिक होनी चाहिए।

के लिए उपयुक्त:

• कृषि-फोटोवोल्टिक्स, ओपन-स्पेस सिस्टम, सौर कारपोर्ट और सौर बाड़ के लिए आदर्श बाइफेसियल और पारदर्शी ग्लास-ग्लास/डबल-ग्लास सौर मॉड्यूल

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