सौर सेल: वर्तमान में कौन से सौर मॉड्यूल सर्वोत्तम तकनीक और उच्चतम प्रदर्शन प्रदान करते हैं?

सौर सेल के क्षेत्र में तकनीकी विकास तेजी से आगे बढ़ रहा है। जो तकनीक कल तक अत्याधुनिक और नवोन्मेषी थी, वह अक्सर कल पुरानी हो जाती है। तकनीकी प्रगति से प्रणालियाँ अधिक मजबूत और कुशल बनती जा रही हैं, जिसके परिणामस्वरूप सौर ऊर्जा से चलने वाली बिजली की मांग बढ़ रही है। जलवायु संरक्षण अधिनियम और जर्मनी के 2045 तक जलवायु तटस्थता प्राप्त करने के लक्ष्य से इस मांग में और वृद्धि होने की संभावना है, यही कारण है कि आने वाले वर्षों में नवीकरणीय ऊर्जा में उल्लेखनीय वृद्धि होने की उम्मीद है।.

सौर ऊर्जा प्रौद्योगिकी की दक्षता मुख्य रूप से उपयोग किए जाने वाले विभिन्न प्रकार के सौर मॉड्यूलों पर निर्भर करती है। जर्मनी में, विशेष रूप से चार प्रकार के मॉड्यूल सौर ऊर्जा प्रणालियों के उपयोग में प्रमुखता से इस्तेमाल होते हैं। हम उनके लाभ और हानियों के साथ-साथ उनकी भविष्य की संभावनाओं को भी प्रस्तुत करते हैं।.

सौर मॉड्यूल: ये कितने प्रकार के होते हैं?

विभिन्न प्रकार के सौर ऊर्जा मॉड्यूल अपने तकनीकी डिजाइन में काफी अंतर के कारण पहचाने जाते हैं। इसके परिणामस्वरूप उनके प्रदर्शन, जीवनकाल और लागत में व्यापक भिन्नता पाई जाती है। हम नीचे इनका और अधिक विस्तार से अध्ययन करेंगे:

• ग्लास-ग्लास / डबल-ग्लेज्ड मॉड्यूल
• बहुक्रिस्टलीय मॉड्यूल
• मोनोक्रिस्टलाइन मॉड्यूल
• पतली-फिल्म मॉड्यूल
• सीआईएस/सीआईजीएस मॉड्यूल

बाइफेशियल सेल तकनीक वाले ग्लास मॉड्यूल में, मॉड्यूल के आगे और पीछे दोनों तरफ से प्रकाश को ग्रहण किया जाता है। ग्रहण किए गए प्रकाश की मात्रा बढ़ाने से मॉड्यूल की दक्षता बढ़ती है।.

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मोनोक्रिस्टलाइन सोलर मॉड्यूल की तरह ही पॉलीक्रिस्टलाइन सोलर मॉड्यूल भी सिलिकॉन से बने होते हैं। सिलिकॉन को पिघलाने के बाद, इसे आयताकार लंबे सांचों में डाला जाता है और धीरे-धीरे ठंडा किया जाता है। इसके बाद बनने वाली क्रिस्टलीय संरचनाओं को आगे की उत्पादन प्रक्रिया में अलग किया जाता है और पतली परतों में काटा जाता है, जिनसे पॉलीक्रिस्टलाइन सोलर सेल बनते हैं। इन्हें इनके आकर्षक नीले रंग से पहचाना जा सकता है।.

इस प्रक्रिया का लाभ यह है कि यह अपेक्षाकृत सस्ती है, यही कारण है कि पॉलीक्रिस्टलाइन पीवी मॉड्यूल लंबे समय तक सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले सौर सेल रहे हैं। यह तकनीक कई वर्षों से सिद्ध हो चुकी है और इसलिए अत्यंत विश्वसनीय है। खराबी की कम संभावना के अलावा, लंबी जीवन अवधि इस प्रणाली का एक और लाभ है। हालांकि, निर्माण प्रक्रिया में एक कमी यह है कि व्यक्तिगत क्रिस्टलों के बीच के इंटरफेस में खामियां आ जाती हैं। इसके परिणामस्वरूप इन सौर सेल की दक्षता केवल औसत, 12 से 16% तक ही सीमित रहती है। परिणामस्वरूप, आवश्यक स्थान बढ़ जाता है और दक्षता कम हो जाती है।.

पॉलीक्रिस्टलाइन और मोनोक्रिस्टलाइन मॉड्यूल की दो और कमियां जो समान रूप से पाई जाती हैं, वे हैं उनका अपेक्षाकृत अधिक वजन और विसरित प्रकाश की स्थिति और उच्च तापमान के तहत प्रदर्शन में कमी।.

मोनोक्रिस्टलाइन मॉड्यूल भी सिलिकॉन से बने होते हैं। पॉलीक्रिस्टलाइन मॉड्यूल के विपरीत, इनमें सिलिकॉन को दूसरी बार पिघलाया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप स्तंभनुमा एकल क्रिस्टल बनते हैं (इसलिए इन्हें "मोनो" कहा जाता है)। इनमें पॉलीक्रिस्टलाइन मॉड्यूल में होने वाले घर्षण के कारण होने वाले नुकसान नहीं होते हैं। इसी कारण गहरे नीले से काले रंग के ये झिलमिलाते सौर सेल 20% तक अधिक दक्षता प्राप्त करते हैं।.

कम खराबी की संभावना और दशकों से सिद्ध हो चुके डिज़ाइन के अलावा, मोनोक्रिस्टलाइन मॉड्यूल अपने छोटे आकार के लिए जाने जाते हैं। हालांकि, इन मॉड्यूलों का निर्माण अपेक्षाकृत महंगा होता है। साथ ही, ये अपेक्षाकृत भारी होते हैं और कम रोशनी और उच्च तापमान की स्थिति में इनकी दक्षता कम हो जाती है।.

संक्षेप में, दोनों प्रकार के क्रिस्टलीय मॉड्यूल प्रभावी प्रदर्शन प्रदान करते हैं। हालांकि, ये अपेक्षाकृत भारी होते हैं, और सीमित स्थानों में मोनोक्रिस्टलाइन सौर मॉड्यूल अपनी उच्च दक्षता के कारण बेहतर विकल्प हैं। उच्च दक्षता के कारण, अधिक कीमत होने के बावजूद, पॉलीक्रिस्टलाइन सौर सेल की तुलना में इनका व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।.

हालांकि, यह तथ्य कि पॉलीक्रिस्टलाइन मॉड्यूल प्रति किलोवाट-पी के हिसाब से एक तिहाई तक सस्ते होते हैं, यह सुनिश्चित करता है कि वे बहुत लोकप्रिय बने रहें, खासकर स्थान की कमी के बिना बड़े पीवी सिस्टम के लिए।.

जैसा कि नाम से ही स्पष्ट है, थिन-फिल्म मॉड्यूल अपनी अत्यंत कम मोटाई के लिए जाने जाते हैं। परंपरागत रूप से, थिन-फिल्म मॉड्यूल अनाकार सिलिकॉन से बने अर्धचालकों का उपयोग करके निर्मित किए जाते हैं। इस प्रणाली में, एक सब्सट्रेट सामग्री, जो आमतौर पर कांच की बनी होती है, पर एक पतली परत चढ़ाई जाती है। इस निर्माण विधि के परिणामस्वरूप, थिन-फिल्म सौर सेल सिलिकॉन वेफर्स से बने दो सौर मॉड्यूल की तुलना में लगभग 100 गुना पतले होते हैं।.

माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स, फोटोवोल्टिक्स और माइक्रोसिस्टम्स प्रौद्योगिकी में, वेफर्स लगभग एक मिलीमीटर मोटी गोलाकार या वर्गाकार डिस्क होती हैं। इनका निर्माण मोनोक्रिस्टलाइन या पॉलीक्रिस्टलाइन (सेमीकंडक्टर) ब्लैंक से किया जाता है, जिन्हें इंगोट्स कहा जाता है, और ये आमतौर पर इलेक्ट्रॉनिक घटकों के लिए सब्सट्रेट (बेस प्लेट) के रूप में कार्य करते हैं, जिनमें इंटीग्रेटेड सर्किट (आईसी, "चिप्स"), माइक्रोमैकेनिकल घटक और फोटोइलेक्ट्रिक कोटिंग्स शामिल हैं। माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक घटकों के उत्पादन में, कई वेफर्स को आमतौर पर एक बैच में संयोजित किया जाता है और क्रमिक रूप से या समानांतर रूप से संसाधित किया जाता है।.

थिन-फिल्म मॉड्यूल का एक प्रमुख लाभ यह भी है कि इनका हल्का वजन इन्हें अत्यधिक लचीला और बहुमुखी बनाता है। इसलिए, इन मॉड्यूल का उपयोग अब केवल बड़े सौर-ऊर्जा प्रणालियों में ही नहीं, बल्कि घड़ियों और अन्य छोटे इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में बिजली उत्पादन के लिए भी किया जाता है। इसके अलावा, कम कच्चे माल की आवश्यकता के कारण थिन-फिल्म मॉड्यूल का निर्माण आसान और लागत-रहित होता है, जिससे इनका व्यापक उपयोग और भी बढ़ गया है। साथ ही, प्रतिकूल प्रकाश स्थितियों में इनका प्रदर्शन क्रिस्टलीय मॉड्यूल की तुलना में उतना कम नहीं होता है।.

हालांकि, इन पतले मॉड्यूलों की एक कमी यह है कि इनकी दक्षता अन्य सौर सेल की तुलना में काफी कम होती है। यह 7% तक कम हो सकती है, जिसका अर्थ है कि सौर ऊर्जा प्रणालियों में इनके उपयोग के लिए काफी जगह की आवश्यकता होती है। उच्च दक्षता प्राप्त करने के लिए, निर्माताओं ने कैडमियम टेलुराइड (CdTe) युक्त पतली-फिल्म मॉड्यूलों का उत्पादन शुरू कर दिया है। इस डिज़ाइन सिद्धांत से 8% तक की थोड़ी अधिक दक्षता का लाभ मिलता है। यह विशेष रूप से धुंध और कोहरे वाले क्षेत्रों के साथ-साथ विसरित प्रकाश वाले क्षेत्रों में उपयोग के लिए उपयुक्त है। हालांकि, उपयोगकर्ताओं को अधिक कीमत और मॉड्यूलों में मौजूद कैडमियम के अधिक महंगे पुनर्चक्रण के लिए अतिरिक्त लागत वहन करनी होगी। बढ़ी हुई लागत के बावजूद, इस अधिक कुशल मॉड्यूल डिज़ाइन का उपयोग अब बढ़ रहा है।.

इसके अलावा, कई कंपनियां वर्तमान में कॉपर-जिंक-टिन सल्फाइड और सल्फर (CZTS) का उपयोग करके निर्मित पतली-फिल्म मॉड्यूल पर शोध कर रही हैं। इस अर्धचालक पदार्थ का पारंपरिक पतली-फिल्म सौर सेल पर यह लाभ है कि इसके निर्माण में दुर्लभ और विषैले तत्वों के उपयोग की आवश्यकता नहीं होती है। हालांकि, इस तकनीक के बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए तैयार होने में अभी कुछ समय लग सकता है।.

ये मॉड्यूल एक विशेष प्रकार के थिन-फिल्म सोलर सेल हैं और वर्तमान में CdTe वेरिएंट के बाद इस क्षेत्र में दूसरा सबसे आम डिज़ाइन हैं। ये कॉपर इंडियम डाइसेलेनाइड (CIS) या कॉपर इंडियम गैलियम डाइसेलेनाइड (CIGS) यौगिकों पर आधारित हैं और सिलिकॉन-आधारित थिन-फिल्म मॉड्यूल की तुलना में बिजली का संचालन काफी बेहतर करते हैं। इनकी दक्षता 12 से 15% के बीच होती है, जो थिन-फिल्म सोलर सेल में उच्चतम दक्षता के बराबर है। विसरित प्रकाश और उच्च तापमान में भी इनमें न्यूनतम नुकसान होता है और ये हल्के और दोष-प्रतिरोधी भी होते हैं।.

इन फायदों के बावजूद, मॉड्यूल में मौजूद सेलेनियम की महंगी निर्माण प्रक्रिया और जटिल पुनर्चक्रण प्रक्रिया इसके नुकसान हैं। इसके अलावा, इन मॉड्यूल के अपेक्षाकृत हाल ही में विकसित होने के कारण, सिस्टम की टिकाऊपन पर दीर्घकालिक डेटा का अभाव है। हालांकि, मुख्य रूप से इसकी उच्च कीमत ही इन सौर सेल के उत्पादन में वर्षों से ठहराव का कारण बनी हुई है।.

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