सोलर पैनल कैसे काम करते हैं
सौर बैटरी का डिज़ाइन और इसके संचालन का सिद्धांत इस बात पर निर्भर करता है कि यह किस सामग्री और किस तकनीक से बना है। इसलिए, आपको मुख्य विकल्पों की विशेषताओं को समझने की आवश्यकता है ताकि यह समझ सकें कि उनके अंतर क्या हैं और उपयोग के लिए उपयुक्त समाधान चुनें। सभी डेटा उच्च-गुणवत्ता वाले उत्पादों के लिए प्रासंगिक हैं, सस्ती बैटरी घोषित मापदंडों को पूरा नहीं कर सकती हैं, क्योंकि वे अक्सर प्रौद्योगिकी के उल्लंघन के साथ निर्मित होते हैं।
शब्दावली
इस क्षेत्र में प्रयुक्त मुख्य शब्द:
- सौर ऊर्जा वह बिजली है जो पैनलों का उपयोग करते समय सूर्य से प्राप्त होती है।
- सौर सूर्यातप - यह दर्शाता है कि किरणों के लंबवत स्थित सतह के एक वर्ग मीटर पर सूर्य का प्रकाश कितना पड़ता है।
- फोटोवोल्टिक सेल ऐसे मॉड्यूल हैं जो सूर्य के प्रकाश को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करने में सक्षम हैं। आमतौर पर वे 1 से 2 वाट ऊर्जा का उत्पादन करते हैं, लेकिन अधिक उत्पादक विकल्प भी हैं।
- एक फोटोवोल्टिक प्रणाली उपकरण का एक सेट है जो सूर्य के प्रकाश को बिजली में परिवर्तित करता है।
- सौर पैनल या पैनल फोटोवोल्टिक कोशिकाओं का एक समूह है जो एक बड़े मॉड्यूल में समूहित होता है और एक श्रृंखला या श्रृंखला-समानांतर तरीके से जुड़ा होता है। आमतौर पर, एक बैटरी में 36 से 40 सेगमेंट शामिल होते हैं।
- एक सरणी वर्तमान की वांछित मात्रा प्रदान करने के लिए जुड़े सौर पैनलों की एक श्रृंखला है।
- फ़्रेम मॉड्यूल - एक एल्यूमीनियम फ्रेम में संरचनाएं, टिकाऊ और सील।
- फ्रैमलेस तत्व लचीले विकल्प हैं, इनका उपयोग कम भार की स्थितियों में किया जाता है।
- किलोवाट-घंटा (किलोवाट) विद्युत शक्ति का एक मानक माप है।
- दक्षता (दक्षता) - सौर पैनल। दिखाता है कि सतह से टकराने वाली सौर ऊर्जा कितनी बिजली में परिवर्तित होती है। आमतौर पर संकेतक 15-20% होता है।
- गिरावट सौर पैनलों की क्षमता में कमी है जो प्राकृतिक कारणों से होती है। इसे मूल संकेतकों के प्रतिशत के रूप में मापा जाता है।
- पीक लोड ऐसे समय होते हैं जब बिजली की सबसे बड़ी मात्रा की आवश्यकता होती है।
- क्रिस्टलीय सिलिकॉन सौर पैनलों के निर्माण के लिए कच्चा माल है। आज के लिए सबसे आम और टिकाऊ विकल्प।
- अनाकार सिलिकॉन एक संरचना है जो वाष्पीकरण द्वारा सतह पर जमा होती है और एक सुरक्षात्मक संरचना से ढकी होती है।
- सेमीकंडक्टर्स ऐसे पदार्थ होते हैं जो कुछ शर्तों के तहत करंट का संचालन कर सकते हैं। इसमें सौर पैनलों के निर्माण में उपयोग की जाने वाली अधिकांश नई सामग्रियां शामिल हैं।
- एक इन्वर्टर प्रत्यक्ष धारा को प्रत्यावर्ती धारा में परिवर्तित करने के लिए एक उपकरण है।
- 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 मूल्यांकन करने के लिए, सबसे पहले फोटोवोल्टिक कोशिकाओं के उत्पादन के लिए उपयोग किए जाने वाले कच्चे माल के वर्ग का पता लगाना आवश्यक है। तैयार उत्पादों की दक्षता और सेवा जीवन इस पर निर्भर करता है। 4 मुख्य वर्ग:
- ग्रेड ए - सबसे अच्छा विकल्प, जिसमें कोई क्षति और दरारें न हों। 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 विकल्प में सबसे कम गिरावट दर है और लंबे समय तक अच्छा प्रदर्शन बरकरार रखता है।
- ग्रेड बी गुणवत्ता में थोड़ा खराब, सतह पर दोष हो सकते हैं। लेकिन एक ही समय में, सबसे अधिक बार, उपयोग से वर्ग ए की दक्षता में तुलनीय उत्पादों को प्राप्त करना संभव हो जाता है। गिरावट संकेतक परिमाण का एक क्रम बदतर होते हैं, इसलिए, वे अपनी मूल विशेषताओं को तेजी से खो देते हैं।
- ग्रेड सी - एक विकल्प जिसमें काफी गंभीर दोष हो सकते हैं - दरारें से लेकर चिप्स और अन्य क्षति तक। कीमत पर, ऐसे मॉड्यूल बहुत सस्ते होते हैं, लेकिन उनकी दक्षता 15% से अधिक नहीं होती है। एक सस्ता समाधान जो छोटे भार के लिए उपयुक्त है।
- ग्रेड डी - संक्षेप में, यह फोटोवोल्टिक कोशिकाओं के निर्माण के बाद बचा हुआ अपशिष्ट 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 कम है।
पहला विकल्प चुनना बेहतर है, चरम मामलों में दूसरा भी उपयुक्त है।केवल वे सामान्य दक्षता प्रदान कर सकते हैं और लंबे समय तक काम करेंगे।
ईवा लैमिनेटिंग सामग्री एक विशेष फिल्म है जो सामने की तरफ स्थित होती है और गलत तरफ इस्तेमाल की जा सकती है। मुख्य उद्देश्य काम करने वाले तत्वों को सूरज की रोशनी में हस्तक्षेप किए बिना प्रतिकूल प्रभावों से बचाना है। उच्च-गुणवत्ता वाले विकल्प लगभग 25 वर्षों तक चलते हैं, निम्न-गुणवत्ता वाले - 5 से 10 तक। आंख से विविधता निर्धारित करना असंभव है, इसलिए कीमत से आगे बढ़ना आसान है - अच्छे विकल्पों के लिए, यह कम नहीं होगा।
वीडियो में, उदाहरण के द्वारा, वे स्पष्ट रूप से समझते हैं कि सूर्य के प्रकाश के प्रभाव में विद्युत प्रवाह कैसे उत्पन्न होता है।
संचालन का सिद्धांत
सौर बैटरी की विशेषताओं की व्याख्या करना काफी कठिन है, लेकिन आप सामान्य बिंदुओं को समझ सकते हैं:
- जब सूर्य का प्रकाश फोटोकल्स से टकराता है, तो गैर-संतुलन इलेक्ट्रॉन-छेद जोड़े का निर्माण वहां शुरू होता है।
- इलेक्ट्रॉनों की अधिकता के कारण, वे अर्धचालक की निचली परत में जाने लगते हैं।
- वोल्टेज बाहरी सर्किट पर लागू होता है। पी-लेयर के संपर्क में एक सकारात्मक ध्रुव दिखाई देता है, और एन-लेयर के संपर्क में एक नकारात्मक ध्रुव दिखाई देता है।
- यदि एक बैटरी को फोटोकल्स से जोड़ा जाता है, तो एक दुष्चक्र प्राप्त होता है और लगातार गतिमान इलेक्ट्रॉन बैटरी का क्रमिक चार्ज प्रदान करते हैं।
- पारंपरिक सिलिकॉन मॉड्यूल एकल जंक्शन कोशिकाएं हैं जो केवल सूर्य के प्रकाश के एक निश्चित स्पेक्ट्रम से बिजली उत्पन्न कर सकती हैं। यह इस वजह से है कि उपकरण की दक्षता कम है।
- समस्या को हल करने के लिए, निर्माताओं ने कैस्केड विकल्प 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 बदल जाती है, इसलिए ऑपरेशन के दौरान सौर पैनल 55 डिग्री तक गर्म हो जाते हैं, और सेमीकंडक्टर बैटरी 180 तक गर्म हो जाती है। इसके अलावा, जैसे ही सौर बैटरी गर्म होती है, सौर बैटरी की दक्षता कम हो जाती है।
वैसे! सौर पैनल स्पष्ट सर्दियों के दिनों में सबसे अधिक कुशल होते हैं, जब पर्याप्त प्रकाश होता है और कम तापमान सतह को ठंडा करता है।
वे किससे बने हुए हैं
सौर बैटरी के उपकरण का अध्ययन करने के लिए, आपको मुख्य किस्मों को समझने की आवश्यकता है, क्योंकि उत्पादन तकनीक में उपयोग किए जाने वाले कच्चे माल के आधार पर महत्वपूर्ण अंतर हैं:
- बैटरी सीडीटीई. कैडमियम टेलुराइड का उपयोग फिल्म मॉड्यूल के निर्माण में किया जाता है। कई सौ माइक्रोमीटर की एक परत 11% या थोड़ा अधिक के क्रम की दक्षता प्राप्त करने के लिए पर्याप्त है। यह एक स्पष्ट रूप से कम आंकड़ा है, लेकिन 1 वाट बिजली के मामले में, पारंपरिक सिलिकॉन विकल्पों की तुलना में बिजली की लागत कम से कम 30% सस्ती है। इस तथ्य के बावजूद कि यह किस्म बहुत पतली और हल्की है।
- सीआईजीएस प्रकार. संक्षिप्त नाम का अर्थ है कि संरचना में तांबा, ईण्डीयुम, गैलियम और सेलेनियम शामिल हैं। यह एक अर्धचालक निकलता 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 5-6 माइक्रोन की एक पतली परत लगाने की संभावना को अलग करता है, जबकि दक्षता लगभग 20% होगी। यह सूर्य के प्रकाश से बिजली निकालने की प्रौद्योगिकियों में 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 मिट्टी की 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 को परिवर्तित करने के लिए एक अवशोषित सामग्री के रूप में क्वांटम डॉट्स का उपयोग करते हैं। बैंड गैप ट्यूनिंग की विशेषताओं के कारण, मल्टी-जंक्शन मॉड्यूल बनाना संभव है जो सौर ऊर्जा को अधिक कुशलता से अवशोषित करते हैं।
- अनाकार सिलिकॉन वाष्पीकरण द्वारा लागू होता है और इसकी एक विषम संरचना होती है। इसकी उच्च दक्षता नहीं है, लेकिन एक सजातीय सतह बिखरी हुई रोशनी को भी बहुत अच्छी तरह से अवशोषित करती है।
- polycrystalline सिलिकॉन को पिघलाकर और कुछ शर्तों के तहत इसे यूनिडायरेक्शनल क्रिस्टल बनाने के लिए ठंडा करके वेरिएंट बनाए जाते हैं। उत्पादन की कम लागत और अच्छे दक्षता संकेतकों के कारण सबसे आम समाधानों में से एक।
- monocrystalline तत्वों में ठोस क्रिस्टल होते हैं जिन्हें पतली प्लेटों में काटा जाता है और फॉस्फोरस के साथ डोप किया जाता है। कम गिरावट दर और कम से कम 30 साल की सेवा जीवन के साथ सबसे टिकाऊ समाधान, लेकिन अक्सर 10-15 साल लंबा।
वैसे! एक या दूसरे विकल्प की प्रभावशीलता उत्पादन तकनीक पर निर्भर करती है, इसलिए इसे स्पष्ट करने की आवश्यकता है।
सोलर पैनल के फायदे और नुकसान
प्रत्येक प्रकार की अपनी विशेषताएं होती हैं जिन्हें चुनने पर विचार किया जाना चाहिए ताकि यह तय किया जा सके कि कौन सा प्रकार सबसे उपयुक्त है:
- मोनोक्रिस्टलाइन पैनलों में उच्चतम दक्षता होती है और इसके कारण, मॉड्यूल की नियुक्ति के लिए क्षेत्र बच जाता 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 बार-बार धोना चाहिए। और कीमत सभी सिलिकॉन-आधारित विकल्पों में सबसे अधिक है।
- पॉलीक्रिस्टलाइन विकल्प सूर्य की किरणों को उतनी कुशलता से अवशोषित नहीं करते हैं, लेकिन विसरित प्रकाश में बेहतर काम करते हैं। मूल्य-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 बिखरी हुई रोशनी को अच्छी तरह से अवशोषित करती हैं। कम दक्षता के साथ, उनकी कीमत कम होती है, इसलिए उन्हें एक अर्थव्यवस्था विकल्प के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है। साथ ही, वे लंबे समय तक सेवा करते हैं और सतह प्रदूषण से डरते नहीं हैं।
- दुर्लभ पृथ्वी विकल्पों के समान फायदे और नुकसान हैं, इसलिए आप उन पर एक साथ विचार कर सकते हैं। दक्षता के मामले में, वे क्लासिक पैनलों से बेहतर हैं, उन्हें फिल्म पर लागू किया जा सकता है, जो सुविधाजनक है। उनके पास एक बड़ा तापमान रेंज है, इसलिए हीटिंग कार्य कुशलता को प्रभावित नहीं करता है। लेकिन उच्च कीमत और धातुओं की दुर्लभता के कारण, ऐसे विकल्पों का व्यापक रूप से उपयोग नहीं किया जाता है।
उनका उपयोग कहाँ किया जाता है
सूर्य से बिजली प्राप्त करने और ऊर्जा संसाधनों को बचाने या यहां तक कि पूर्ण स्वायत्तता प्राप्त करने के लिए सभी विचार किए गए विकल्प निजी क्षेत्र में स्थापित किए जा सकते हैं। उपयोग के लिए, आपको कुछ सरल सिफारिशों पर विचार करने की आवश्यकता है:
- मोनोक्रिस्टलाइन और पॉलीक्रिस्टलाइन विकल्प छत पर या जमीन पर सबसे अच्छे तरीके से रखे जाते हैं, पहले वांछित कोण पर फ्रेम का निर्माण किया जाता है।यह वांछनीय है कि झुकाव के कोण को विनियमित किया जाए, ताकि आप सूर्य के अनुकूल हो 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 एक समकोण पर सतह से न टकराएं, जो कि बहुत महत्वपूर्ण है।
- औद्योगिक पैमाने पर, फिल्म बैटरी को सस्ता और स्थापित करने में आसान के रूप में भी पसंद किया जाता है।
सौर कोशिकाओं की कई किस्में हैं, लेकिन उनकी कम कीमत और अच्छे प्रदर्शन के कारण लगभग 90% बाजार पर पारंपरिक सिलिकॉन मॉडल का कब्जा है। आप अर्धचालक समाधानों में से एक चुन सकते हैं, लेकिन फिर आपको डेढ़ से दो गुना अधिक पैसा खर्च करना होगा।