सौर कोशिकाओं का व्यापक परिचय और अवलोकन

I. सौर कोशिकाओं का व्यापक विश्लेषण
सौर कोशिकाओं, एक उपकरण के रूप में जो सौर ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करता है, ने हाल के वर्षों में बहुत ध्यान आकर्षित किया है। इसका कार्य सिद्धांत फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव पर आधारित है। सूर्य के प्रकाश में फोटॉनों को अवशोषित करके, इलेक्ट्रॉनों और छेद को उत्तेजित किया जाता है, और फिर वर्तमान उत्पन्न होता है। सौर कोशिकाओं में पर्यावरण के अनुकूल, नवीकरणीय और प्रदूषण-मुक्त होने के फायदे हैं, और व्यापक रूप से कई क्षेत्रों जैसे घरों, उद्योगों और परिवहन में उपयोग किया जाता है। अगला, हम सौर कोशिकाओं का एक व्यापक परिचय और अवलोकन देंगे।

 

Ii। 1। सौर कोशिकाओं का अवलोकन
सौर ऊर्जा, जो अक्षय ऊर्जा में एक मुख्य स्थिति पर कब्जा करती है, अपनी ऊर्जा को उस सूर्य के प्रकाश से प्राप्त करती है जिससे हम परिचित हैं। बायोमास ऊर्जा, पवन ऊर्जा, महासागर ऊर्जा और जलविद्युत, ये प्रतीत होता है विविध ऊर्जा रूप, वास्तव में, सभी सौर ऊर्जा के स्रोत पर वापस जाते हैं। मोटे तौर पर, सौर ऊर्जा ऊपर उल्लिखित सभी अक्षय ऊर्जा को कवर करती है। जब हम विशेष रूप से सौर ऊर्जा को एक अक्षय ऊर्जा स्रोत के रूप में संदर्भित करते हैं, तो हम आमतौर पर सौर ऊर्जा के प्रत्यक्ष रूपांतरण और उपयोग का उल्लेख करते हैं।

सोलर थर्मल यूटिलाइजेशन टेक्नोलॉजी, अर्थात्, रूपांतरण उपकरण के माध्यम से थर्मल ऊर्जा में सौर विकिरण ऊर्जा का कुशल रूपांतरण, और फिर बिजली उत्पन्न करने के लिए इस थर्मल ऊर्जा का उपयोग। इसी तरह, सौर फोटोवोल्टिक पावर जनरेशन टेक्नोलॉजी, अर्थात्, सौर विकिरण ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करने की प्रक्रिया भी एक महत्वपूर्ण तकनीक है। इस क्षेत्र में, फोटोइलेक्ट्रिक रूपांतरण उपकरण, जैसे कि अर्धचालक उपकरणों के फोटोवोल्टिक प्रभाव सिद्धांत, एक मुख्य भूमिका निभाते हैं।

1950 के दशक में, सौर ऊर्जा उपयोग का क्षेत्र एक महत्वपूर्ण तकनीकी छलांग में प्रवेश किया। 1954 में, संयुक्त राज्य अमेरिका में बेल प्रयोगशालाओं ने सफलतापूर्वक एक 6% व्यावहारिक एकल-क्रिस्टल सिलिकॉन सेल विकसित किया, जिसमें सौर कोशिकाओं के व्यावहारिक अनुप्रयोग के लिए नींव थी। 1955 में, इज़राइल के ताबोर ने चयनात्मक अवशोषण सतह के एक महत्वपूर्ण सिद्धांत का प्रस्ताव दिया, और इस सिद्धांत के आधार पर, एक कुशल चयनात्मक सौर अवशोषण कोटिंग विकसित किया, जिसने सौर ऊर्जा उपयोग प्रौद्योगिकी के विकास को और बढ़ावा दिया।

इसके अलावा, सौर कोशिकाएं भी अपनी अनूठी विशेषताओं को दिखाती हैं। यह एक विशाल पीएन जंक्शन के समान है, जो सौर ऊर्जा को कुशलता से विद्युत ऊर्जा में बदल सकता है। मानक प्रकाश व्यवस्था की स्थिति के तहत, सौर कोशिकाएं 0 के रेटेड आउटपुट वोल्टेज उत्पन्न कर सकती हैं। 48V। इसी समय, इसमें पीएन जंक्शन की सभी विशेषताएं भी हैं, जो इसे सूर्य के प्रकाश के तहत लगातार बिजली उत्पन्न करने में सक्षम बनाती है।

व्यावहारिक अनुप्रयोगों में, सौर सेल मॉड्यूल आमतौर पर कई सौर कोशिकाओं द्वारा जुड़े होते हैं और सौर प्रकाश जुड़नार और अन्य उपकरणों में उपयोग किए जाते हैं। इन घटकों में एक नकारात्मक तापमान गुणांक होता है, अर्थात, वोल्टेज तापमान में हर डिग्री में वृद्धि के लिए 2MV तक गिर जाएगा। उसी समय, उनके पास ISC (शॉर्ट सर्किट करंट), IM (पीक करंट), VOC (ओपन सर्किट वोल्टेज), VM (पीक वोल्टेज) और पीएम (पीक पावर) जैसे प्रमुख पैरामीटर भी हैं, जो सिस्टम के सामान्य संचालन और अनुकूलन के लिए आवश्यक हैं।

यह ध्यान देने योग्य है कि सौर सेल का खुला सर्किट या शॉर्ट सर्किट स्थिति इसे नुकसान नहीं पहुंचाएगी। वास्तव में, हम इस सुविधा का उपयोग सिस्टम बैटरी के चार्जिंग और डिस्चार्जिंग को नियंत्रित करने के लिए करते हैं। यह बुद्धिमान नियंत्रण विधि आगे सौर सेल की स्थिरता और स्थायित्व सुनिश्चित करती है।
सौर सेल के आउटपुट पावर WP को मानक सूर्य के प्रकाश की स्थिति के तहत मापा जाता है। यह स्थिति यूरोपीय आयोग के 101 मानक का अनुसरण करती है, जिसमें 1000W\/m2 की विकिरण तीव्रता, AM1.5 का वायु द्रव्यमान और 25 डिग्री की बैटरी तापमान शामिल है। व्यावहारिक अनुप्रयोगों में, ऐसी स्थितियां एक धूप के दिन दोपहर के आसपास सूर्य के प्रकाश के बराबर हैं। हालांकि, बहुत से लोग गलती से मानते हैं कि जब तक सूरज की रोशनी होती है, सौर सेल रेटेड आउटपुट पावर उत्पन्न कर सकता है, और यहां तक ​​कि यह भी सोचता है कि इसका उपयोग सामान्य रूप से रात में फ्लोरोसेंट लाइट के तहत किया जा सकता है। वास्तव में, सौर सेल की आउटपुट पावर गतिशील रूप से बदल जाती है और समय और स्थान जैसे कई कारकों से प्रभावित होती है। इसलिए, एक ही सौर सेल की आउटपुट पावर अलग -अलग समय और स्थानों पर अलग होगी।

 

Iii। 2। फोटोवोल्टिक प्रभाव
फोटोवोल्टिक प्रभाव, या शॉर्ट के लिए फोटोवोल्टिक प्रभाव, एक अमानवीय अर्धचालक के विभिन्न भागों या एक अर्धचालक और रोशनी के तहत एक धातु के संयोजन के बीच संभावित अंतर की घटना को संदर्भित करता है। सौर कोशिकाएं इस प्रभाव का उपयोग सौर विकिरण को फोटोइलेक्ट्रिक रूपांतरण के सिद्धांत के माध्यम से विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करने के लिए करती हैं। इस फोटोइलेक्ट्रिक रूपांतरण प्रक्रिया को "फोटोवोल्टिक प्रभाव" कहा जाता है, इसलिए सौर कोशिकाओं को "फोटोवोल्टिक सेल" भी कहा जाता है।

सौर कोशिकाओं के लिए उपयोग की जाने वाली अर्धचालक सामग्री एक विशेष पदार्थ है जिसके गुण कंडक्टर और इंसुलेटर के बीच होते हैं। साधारण पदार्थों के परमाणुओं के समान, अर्धचालकों के परमाणु सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए नाभिक और नकारात्मक रूप से चार्ज किए गए इलेक्ट्रॉनों से बने होते हैं। सेमीकंडक्टर सिलिकॉन को एक उदाहरण के रूप में लेते हुए, परमाणुओं की बाहरी परत में 4 इलेक्ट्रॉन होते हैं, जो निश्चित कक्षाओं में नाभिक के चारों ओर घूमते हैं। बाहरी ऊर्जा से उत्साहित होने पर, ये इलेक्ट्रॉन कक्षा से दूर हो जाएंगे और मूल स्थिति में "छेद" छोड़कर मुक्त इलेक्ट्रॉन बन जाएंगे।

शुद्ध सिलिकॉन क्रिस्टल में, मुक्त इलेक्ट्रॉनों और छेदों की संख्या समान है। हालांकि, विशिष्ट तत्वों के साथ डोपिंग द्वारा, जैसे कि बोरान और गैलियम, सिलिकॉन के प्रवाहकीय गुणों को बदला जा सकता है। ये तत्व इलेक्ट्रॉनों को कैप्चर कर सकते हैं, सिलिकॉन को एक छेद-प्रकार के अर्धचालक में बदल सकते हैं, जो प्रतीक पी द्वारा दर्शाया गया है; जबकि फॉस्फोरस और आर्सेनिक जैसे तत्वों के अलावा सिलिकॉन को एक इलेक्ट्रॉन-प्रकार के अर्धचालक में बदल देगा, जो प्रतीक एन द्वारा दर्शाया गया है। जब ये दो अर्धचालक गठबंधन करते हैं, तो उनका इंटरफ़ेस एक पीएन जंक्शन का निर्माण करेगा। यह यह पीएन जंक्शन है जो सौर सेल के मूल का गठन करता है। यह एक बाधा की तरह है जो इलेक्ट्रॉनों और छेदों के मुक्त आंदोलन में बाधा डालता है।

जब सौर सेल सूर्य के प्रकाश के संपर्क में आता है, तो इलेक्ट्रॉन प्रकाश ऊर्जा को अवशोषित करते हैं और एन-प्रकार के क्षेत्र में चले जाते हैं, जिससे एन-प्रकार क्षेत्र नकारात्मक रूप से चार्ज होता है; उसी समय, छेद पी-प्रकार के क्षेत्र में चले जाते हैं, जिससे पी-प्रकार क्षेत्र सकारात्मक रूप से चार्ज होता है। इस तरह, एक इलेक्ट्रोमोटिव बल, जिसे आमतौर पर वोल्टेज के रूप में जाना जाता है, पीएन जंक्शन के दोनों सिरों पर उत्पन्न होता है। यदि धातु के तारों को क्रमशः पी-प्रकार की परत और एन-प्रकार की परत में वेल्डेड किया जाता है और लोड जुड़ा हुआ है, तो वर्तमान बाहरी सर्किट में प्रवाहित होगा। श्रृंखला में और समानांतर में ऐसे कई बैटरी तत्वों को जोड़कर, आवश्यक वोल्टेज और वर्तमान आउटपुट उत्पन्न किया जा सकता है।

वर्तमान में, सबसे परिपक्व और व्यावसायिक रूप से मूल्यवान सौर सेल सिलिकॉन सौर सेल है।
सौर कोशिकाएं, एक उपकरण जो कुशलता से फोटोवोल्टिक प्रभाव के माध्यम से सौर ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करता है, एक बुनियादी संरचना होती है जैसा कि ऊपर दिए गए आंकड़े में दिखाया गया है। जब दो अलग-अलग प्रकार के अर्धचालक सामग्री, एन-प्रकार और पी-प्रकार, एक दूसरे के साथ संपर्क में आते हैं, तो पी-प्रकार से एन-प्रकार तक इंगित करने वाला एक अंतर्निहित विद्युत क्षेत्र उनके इंटरफ़ेस में प्रसार और बहाव प्रभाव के कारण बनता है। जब सूर्य का प्रकाश सौर सेल की सतह पर चमकता है, तो बैंडगैप से अधिक ऊर्जा वाले फोटॉन इलेक्ट्रॉन और छेद जोड़े को उत्तेजित करेंगे। ये असंतुलित अल्पसंख्यक वाहक आंतरिक विद्युत क्षेत्र की कार्रवाई के तहत प्रभावी रूप से अलग हो जाते हैं और बैटरी के सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड पर संचित होते हैं, जिससे बाहरी लोड के लिए एक स्थिर वर्तमान आउटपुट प्रदान होता है।

 

Iv। 3। क्रिस्टलीय सिलिकॉन सौर कोशिकाओं का विकास प्रवृत्ति
क्रिस्टलीय सिलिकॉन सौर कोशिकाएं उच्च दक्षता और पतली फिल्म की दिशा में विकसित हो रही हैं। स्टैनफोर्ड यूनिवर्सिटी के उच्च दक्षता वाले मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन कोशिकाओं के संदर्भ में, न्यू साउथ वेल्स विश्वविद्यालय (UNSW) विश्वविद्यालय के पास-प्वाइंट कॉन्टैक्ट सेल (PCC), और जर्मनी में फ्रेमहॉफ़र इंस्टीट्यूट के स्थानीयकृत बैक सर्फेस फील्ड (LBSF) सेल के स्थानीयकृत बैक सर्फेस फील्ड (LBSF) सेल ऑलस्टैंडिंग हैं। इसी समय, पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन उच्च-दक्षता कोशिकाओं ने भी बहुत ध्यान आकर्षित किया है। उनका लाभ यह है कि वे बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए उपयुक्त बड़े आकार के वर्ग सिलिकॉन सिलिकॉन को सीधे तैयार कर सकते हैं, जिसमें सरल उपकरण और ऊर्जा-बचत विनिर्माण प्रक्रिया है। यद्यपि पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन कोशिकाओं की दक्षता सामग्री और अनाज की सीमाओं से प्रभावित होती है, लेकिन इसके प्रदर्शन को गेटिंग, पासेशन और बैक फील्ड जैसी प्रौद्योगिकियों को अपनाने से काफी सुधार किया गया है। उनमें से, पारंपरिक एल्यूमीनियम गेटरिंग प्रक्रिया सेल के पीछे एक एल्यूमीनियम फिल्म को वाष्पित करने के बाद सिंटरिंग द्वारा बनाई जाती है, जो न केवल विनिर्माण प्रक्रिया को सरल करती है, बल्कि सेल की दक्षता में सुधार करने में भी मदद करती है। इसके अलावा, हाइड्रोजन पासेशन, पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन की गुणवत्ता में सुधार करने के लिए एक प्रभावी विधि के रूप में, आयन आरोपण या प्लाज्मा उपचार के माध्यम से सिलिकॉन बॉडी में लटकने वाले बॉन्ड जैसे दोषों को काफी कम कर सकता है। इसी समय, सिलिकॉन नाइट्राइड एंटी-रिफ्लेक्शन फिल्म की एक परत को PECVD द्वारा पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन सौर कोशिकाओं की सतह पर लेपित किया जाता है, जो पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन के हाइड्रोजन को पारित कर सकता है। इसके अलावा, सतह ऑक्सीजन पासेशन तकनीक का उपयोग उच्च दक्षता वाले सौर कोशिकाओं में भी व्यापक रूप से किया गया है, विशेष रूप से फोटोवोल्टिक-ग्रेड क्रिस्टलीय सिलिकॉन सामग्री में, जहां प्रभाव अधिक स्पष्ट है। थर्मल ऑक्सीकरण आमतौर पर इस्तेमाल किए जाने वाले तकनीकी साधनों में से एक है, और कम तापमान पर PECVD सतह ऑक्सीकरण भी कुछ क्षमता को दर्शाता है।
पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन सौर कोशिकाओं का सतह उपचार

पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन सौर कोशिकाओं की सतह पर कई क्रिस्टल झुकाव की उपस्थिति के कारण, (100) क्रिस्टल ओरिएंटेशन के साथ एकल-क्रिस्टल सिलिकॉन की तरह नक़्क़ाशी करके एक आदर्श मखमली संरचना प्राप्त करना मुश्किल है। इसलिए, शोधकर्ता विरोधी प्रतिबिंब के उद्देश्य को प्राप्त करने के लिए विभिन्न सतह उपचार विधियों की खोज करने के लिए प्रतिबद्ध हैं। उनमें से, सिलिकॉन वेफर्स की सतह को कम करने के लिए मल्टी-ब्लेड पीस पहियों का उपयोग 10 सेमी × 10 सेमी सिलिकॉन वेफर्स की प्रक्रिया के समय को 30 सेकंड तक छोटा कर सकता है, जो कुछ व्यावहारिक क्षमता दिखा रहा है।

इसके अलावा, झरझरा सिलिकॉन को पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन सौर कोशिकाओं के लिए एंटी-रिफ्लेक्शन फिल्मों के लिए एक व्यावहारिक विकल्प भी माना जाता है। इसका एंटी-रिफ्लेक्शन प्रभाव डबल एंटी-रिफ्लेक्शन फिल्मों की तुलना में है, जिससे पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन कोशिकाओं की दक्षता 13.4%तक बढ़ जाती है।

पतली-फिल्म बैटरी का अनुसंधान और विकास

सौर कोशिकाओं की लागत को और कम करने के लिए, फोटोवोल्टिक क्षेत्र पतली-फिल्म बैटरी के अनुसंधान और विकास का पता लगाने के लिए जारी है। वर्तमान में, अनाकार सिलिकॉन पतली-फिल्म बैटरी, गैलियम सल्फाइड (सीडीटीई) बैटरी, और कॉपर इंडियम सेलेनाइड (सीआईएस) बैटरी को सफलतापूर्वक विकसित किया गया है। विशेष रूप से, अनाकार सिलिकॉन बैटरी में अपेक्षाकृत सरल तैयारी प्रक्रिया और कम लागत होती है, और इसे व्यापक ध्यान दिया गया है।

 

सौर कोशिकाओं की पैकेजिंग

सौर कोशिकाओं का पैकेजिंग रूप बैटरी के कामकाजी जीवन के लिए महत्वपूर्ण है। वर्तमान में, फाड़ना प्रक्रिया मुख्यधारा बन गई है, जो 25 से अधिक वर्षों के लिए सौर कोशिकाओं के कामकाजी जीवन को सुनिश्चित कर सकती है। इसके विपरीत, हालांकि ड्रिप एनकैप्सुलेशन की प्रारंभिक उपस्थिति सुंदर है, सौर सेल का कामकाजी जीवन 1 ~ 2 वर्ष तक सीमित है। इसलिए, कम-शक्ति वाले सौर लॉन लाइट जैसे अनुप्रयोगों के लिए, जिन्हें उच्च जीवन काल की आवश्यकता नहीं होती है, ड्रिप एनकैप्सुलेशन फॉर्म का उपयोग किया जा सकता है; एक स्पष्ट सेवा जीवन के साथ सौर रोशनी के लिए, यह टुकड़े टुकड़े में एनकैप्सुलेशन फॉर्म चुनने की सिफारिश की जाती है। इसके अलावा, एक नए प्रकार के सिलिकॉन जेल सामग्री का उपयोग सौर कोशिकाओं के ड्रिप एनकैप्सुलेशन के लिए भी किया जाता है, और इसके कामकाजी जीवन को 10 साल तक माना जाता है।

 

फोटोवोल्टिक बिजली उत्पादन प्रणालियों का वर्गीकरण

फोटोवोल्टिक पावर जनरेशन सिस्टम को दो प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है: स्वतंत्र और ग्रिड-कनेक्टेड। स्वतंत्र फोटोवोल्टिक पावर जनरेशन सिस्टम मुख्य रूप से ग्रिड कवरेज के बिना दूरदराज के क्षेत्रों या क्षेत्रों में उपयोग किए जाते हैं; जबकि ग्रिड से जुड़े फोटोवोल्टिक पावर जनरेशन सिस्टम ग्रिड से जुड़े होते हैं, और उत्पन्न बिजली को सीधे ग्रिड में इनपुट किया जा सकता है।

1। स्वतंत्र सौर एसी पावर जनरेशन सिस्टम में आमतौर पर निम्नलिखित मुख्य घटक शामिल होते हैं:

सोलर सेल सरणी: इसमें सौर सेल मॉड्यूल होते हैं जो एक विशिष्ट तरीके से व्यवस्थित और जुड़े होते हैं, जो कोष्ठक और नींव द्वारा समर्थित होते हैं।

ऊर्जा भंडारण बैटरी: इसे वास्तविक आवश्यकताओं के अनुसार चुना जा सकता है और विभिन्न प्रकार की रिचार्जेबल बैटरी हो सकती है।

नियंत्रक: यह विशेष रूप से ऊर्जा भंडारण बैटरी के लिए सौर सेल सरणी की चार्जिंग प्रक्रिया को नियंत्रित करने के लिए जिम्मेदार है। सिस्टम के सुरक्षित और स्थिर संचालन को सुनिश्चित करने के लिए इसमें कई सुरक्षा कार्य हैं।
इन्वर्टर: एक उपकरण जो ऊर्जा भंडारण बैटरी द्वारा प्रदान की गई डीसी पावर को आवश्यक एसी पावर में परिवर्तित करता है। उदाहरण के लिए, चीन में, आउटपुट वोल्टेज 220V है और आवृत्ति 50Hz है।
वितरण बॉक्स और कनेक्टिंग तारों: सिस्टम के विभिन्न घटकों को जोड़ने और आउटपुट पावर का प्रबंधन करने के लिए जिम्मेदार।

 

2। स्वतंत्र सौर डीसी बिजली उत्पादन प्रणाली
आमतौर पर निम्नलिखित मुख्य घटक शामिल होते हैं:

सौर सेल सरणी: यह एक विशिष्ट तरीके से व्यवस्थित और जुड़े सौर सेल मॉड्यूल से बना है, जो कोष्ठक और नींव द्वारा दृढ़ता से समर्थित हैं।

एनर्जी स्टोरेज बैटरी: इसे वास्तविक उपयोग की जरूरतों के अनुसार चुना जाता है और इसमें विभिन्न प्रकार की रिचार्जेबल बैटरी शामिल हो सकती हैं।

नियंत्रक: यह विशेष रूप से ऊर्जा भंडारण बैटरी के लिए सौर सेल सरणी की चार्जिंग प्रक्रिया की निगरानी और नियंत्रण के लिए जिम्मेदार है। इसके अंतर्निहित कई सुरक्षा कार्यों को सिस्टम के निरंतर सुरक्षित और स्थिर संचालन को सुनिश्चित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

वितरण बॉक्स और कनेक्टिंग तारों: सिस्टम में विभिन्न घटकों को एक दूसरे से जोड़ने और आउटपुट पावर को प्रभावी ढंग से प्रबंधित करने के लिए जिम्मेदार।

 

3। ग्रिड से जुड़े सौर एसी बिजली उत्पादन प्रणाली
ग्रिड से जुड़े सौर एसी पावर जनरेशन सिस्टम में आमतौर पर निम्नलिखित घटक शामिल होते हैं:

सौर सेल सरणी: यह एक विशिष्ट तरीके से व्यवस्थित और जुड़े सौर सेल मॉड्यूल से बना है, जो कोष्ठक और नींव द्वारा दृढ़ता से समर्थित हैं।

ऊर्जा भंडारण बैटरी: वास्तविक उपयोग की जरूरतों के अनुसार चयन करें, जिसमें विभिन्न प्रकार की रिचार्जेबल बैटरी शामिल हो सकती हैं।

नियंत्रक: ऊर्जा भंडारण बैटरी के लिए सौर सरणी की चार्जिंग प्रक्रिया की निगरानी और नियंत्रण के लिए जिम्मेदार। इसके अंतर्निहित कई सुरक्षा कार्य सिस्टम के निरंतर सुरक्षित और स्थिर संचालन को सुनिश्चित करते हैं।

ग्रिड-कनेक्टेड इन्वर्टर: एनर्जी स्टोरेज बैटरी की डीसी पावर को आवश्यक एसी पावर में परिवर्तित करता है, जैसे कि चीन में आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले 220V50Hz।

वितरण बॉक्स और कनेक्टिंग तारों: सिस्टम में विभिन्न घटकों के आउटपुट पावर को जोड़ने और प्रबंधित करने के लिए जिम्मेदार।

इसके अलावा, सौर प्रकाश व्यवस्था भी एक महत्वपूर्ण अनुप्रयोग क्षेत्र है। सौर लैंप के डिजाइन को उपयोग क्षेत्र की विशिष्ट स्थितियों पर विचार करने की आवश्यकता है। पूर्वी चीन में, सौर सेल मॉड्यूल की रेटेड आउटपुट पावर और लैंप की इनपुट पावर के बीच उचित अनुपात लगभग 2 ~ 4: 1 है, और विशिष्ट अनुपात लैंप के काम के समय और निरंतर बरसात के दिनों की प्रकाश व्यवस्था की जरूरतों पर निर्भर करता है। सौर कोशिकाओं की स्थापना भी एक महत्वपूर्ण लिंक है। इसका झुकाव कोण और दिशा आउटपुट शक्ति और सेवा जीवन को प्रभावित करेगा। यांग्त्ज़ी नदी की निचली पहुंच में, सौर कोशिकाओं का आदर्श झुकाव कोण लगभग 40 डिग्री है, जो दक्षिण की ओर है। एक ही समय में, तथाकथित "हीट आइलैंड प्रभाव" को रोकने के लिए, यानी, एक एकल सौर सेल को अवरुद्ध होने के बाद गर्मी से क्षतिग्रस्त किया जा सकता है, कई सौर कोशिकाओं से बना एक सौर सेल मॉड्यूल वास्तव में उपयोग किया जाता है, और टिल्टिंग और बर्ड-प्रूफ पिन स्थापित करने जैसे उपाय किए जाते हैं।

सौर लैंप की शैली और शक्ति के बावजूद, चार्ज और डिस्चार्ज कंट्रोल सर्किट, इसके मुख्य घटकों में से एक, महत्वपूर्ण है। बैटरी के स्थायित्व को सुनिश्चित करने के लिए, ओवरचार्जिंग और गहरे निर्वहन को रोकने के लिए इसके चार्ज और डिस्चार्ज की स्थिति को सख्ती से नियंत्रित किया जाना चाहिए। इसके अलावा, सौर फोटोवोल्टिक पावर जनरेशन सिस्टम के इनपुट ऊर्जा के बड़े उतार -चढ़ाव के कारण, फोटोवोल्टिक पावर जनरेशन सिस्टम में बैटरी का चार्जिंग नियंत्रण साधारण बैटरी की तुलना में अधिक जटिल है। सौर लैंप का प्रदर्शन अक्सर चार्ज और डिस्चार्ज कंट्रोल सर्किट के डिजाइन और कार्यान्वयन पर निर्भर करता है। यदि उच्च-प्रदर्शन चार्ज और डिस्चार्ज कंट्रोल सर्किट की कमी है, तो सौर लैंप के प्रदर्शन को गारंटी देना मुश्किल होगा।

 

सौर फोटोवोल्टिक बिजली उत्पादन के व्यापक अनुप्रयोग के संदर्भ में, ऊर्जा भंडारण के लिए लीड-एसिड बैटरी का चयन विशेष रूप से महत्वपूर्ण है। यूरोप और संयुक्त राज्य अमेरिका में बड़े पैमाने पर सौर फोटोवोल्टिक परियोजनाओं से लेकर मेरे देश की ग्वांगमिंग परियोजना तक, सौर फोटोवोल्टिक पावर जनरेशन ने एक मजबूत विकास गति दिखाई है। फोटोवोल्टिक तकनीक की उन्नति और कम लागत वाले फोटोवोल्टिक मॉड्यूल के लोकप्रियकरण, सौर लैंप, फोटोवोल्टिक पावर स्टेशनों और घरेलू फोटोवोल्टिक पावर स्रोतों जैसे आवेदन परिदृश्य ने बैटरी के लिए उच्च आवश्यकताओं को आगे बढ़ाया है। वर्तमान में, वाल्व-विनियमित सील-सीड-एसिड बैटरी, कोलाइडल लीड-एसिड बैटरी और रखरखाव-मुक्त लीड-एसिड बैटरी फोटोवोल्टिक सिस्टम में मुख्यधारा ऊर्जा भंडारण बिजली स्रोत बन गई हैं। सिस्टम के स्थिर संचालन को सुनिश्चित करने के लिए इन बैटरी का मौसम प्रतिरोध महत्वपूर्ण है। यह लेख प्राकृतिक वातावरण और इसी समाधानों में बैटरी जीवन और क्षमता पर तापमान के प्रभाव पर ध्यान केंद्रित करेगा, और साथ ही साथ ऊर्जा भंडारण लीड-एसिड बैटरी का चयन करने के प्रमुख बिंदुओं का गहराई से विश्लेषण करेगा।

 

5। सीसा-एसिड बैटरी के जीवन पर तापमान का प्रभाव
वीआरएलए लीड-एसिड बैटरी तापमान परिवर्तन के प्रति बहुत संवेदनशील हैं। एरिनियस सिद्धांत के अनुसार, जब तापमान 40 डिग्री से अधिक हो जाता है, तो इसका जीवन प्रत्येक 10 डिग्री की वृद्धि के लिए आधा हो जाएगा। बैटरी जीवन के अंत के मुख्य कारणों में सल्फ्यूरिक एसिड इलेक्ट्रोलाइट, थर्मल रनवे और आंतरिक शॉर्ट सर्किट को सूखना शामिल है।

सल्फ्यूरिक एसिड इलेक्ट्रोलाइट को सूखना लीड-एसिड बैटरी के जीवन को प्रभावित करने वाले प्रमुख कारकों में से एक है। एसिड को सूखने से बैटरी की क्षमता कम हो जाएगी या यहां तक ​​कि पूरी तरह से विफल हो जाएगी, जो कि लीड-एसिड बैटरी के लिए एक समस्या है। संभावित कारणों में कम गैस पुनर्संयोजन दक्षता, हाइड्रोजन और ऑक्सीजन विकास और पानी के वाष्पीकरण, बैटरी शेल के अंदर पानी का सीपेज, अनुचित नियंत्रण वाल्व डिजाइन और चार्जिंग उपकरण और बैटरी वोल्टेज के बीच बेमेल शामिल हैं। यह ध्यान देने योग्य है कि जैसे-जैसे परिवेश का तापमान बढ़ता है, तीन कारकों (2), (3) और (4) के कारण पानी की हानि दर में तेजी आएगी, जिससे लीड-एसिड बैटरी की सूखी विफलता में तेजी आएगी।

इसके अलावा, थर्मल रनवे भी लीड-एसिड बैटरी द्वारा सामना की जाने वाली एक बड़ी चुनौती है। चार्जिंग और डिस्चार्जिंग प्रक्रिया के दौरान, बैटरी गर्मी उत्पन्न करती है। यदि इसे समय में छुट्टी नहीं दी जाती है, तो बैटरी का तापमान बढ़ता रहेगा। विशेष रूप से जब एक उच्च तापमान वातावरण में काम करते हैं, तो बैटरी के अंदर जमा गर्मी को नष्ट करना अधिक कठिन होता है, जिससे ओवरहीटिंग हो सकती है, पानी की कमी बढ़ सकती है, आंतरिक प्रतिरोध में वृद्धि और एक दुष्चक्र बढ़ सकता है, जो धीरे -धीरे थर्मल रनवे में विकसित हो सकता है और अंततः बैटरी की विफलता का कारण बन सकता है।

 

वीआरएलए लीड-एसिड बैटरी में अपने अद्वितीय लीन लिक्विड टाइट असेंबली डिज़ाइन और सेपरेटर में 10% छिद्रों के कारण बेहद खराब तापीय चालकता और बेहद छोटी गर्मी क्षमता होती है। यह वीआरएलए लीड-एसिड बैटरी को उच्च तापमान वातावरण में थर्मल रनवे के लिए अधिक प्रवण बनाता है। चूंकि सुरक्षा वाल्व द्वारा डिस्चार्ज की गई गैस की मात्रा सीमित है, इसलिए बैटरी के अंदर गर्मी को दूर करना मुश्किल है। एक बार थर्मल रनवे होने के बाद, बैटरी गंभीर रूप से विकृत हो जाएगी, टूट गई और पूरी तरह से विफल हो जाएगी।

दूसरी ओर, आंतरिक शॉर्ट सर्किट भी लीड-एसिड बैटरी विफलता का कारण है। यह मुख्य रूप से डायाफ्राम सामग्री के क्षरण और उम्र बढ़ने के कारण होता है, सक्रिय सामग्री के बहा और विस्तार, या चार्जिंग प्रक्रिया के दौरान उत्पन्न डेंड्राइट्स द्वारा डायाफ्राम की पैठ। गहरे निर्वहन के बाद, बैटरी के सोखना विभाजक को मखमली या छितरी हुई वर्षा, या डेंड्राइट्स के गठन के लिए प्रवण होता है, जिसके परिणामस्वरूप सकारात्मक और नकारात्मक प्लेटों के माइक्रो-शॉर्ट सर्किट होते हैं।
वीआरएलए लीड-एसिड बैटरी के नकारात्मक इलेक्ट्रोड निरर्थक डिजाइन के कारण, नकारात्मक इलेक्ट्रोड की चार्जिंग दक्षता चार्जिंग के शुरुआती और मध्यम चरणों में सकारात्मक प्लेट की तुलना में अधिक है, इसलिए नकारात्मक इलेक्ट्रोड पहले पर्याप्त मखमली लीड उत्पन्न करेगा, जो ऑक्सीजन की पुनर्संयोजन प्रतिक्रिया के अनुकूल है। बैटरी की उत्पादन प्रक्रिया में, नकारात्मक इलेक्ट्रोड सक्रिय सामग्री की मात्रा को नियंत्रित करके बैटरी प्रदर्शन के क्षरण को धीमा किया जा सकता है।
इसके अलावा, जस्ता, कैडमियम, लिथियम, लिथियम, कोबाल्ट, तांबा और मैग्नीशियम जैसे धातु के लवण या ऑक्साइड जैसे एडिटिव्स का उपयोग आमतौर पर बैटरी प्रदर्शन में सुधार करने के लिए सीसा-एसिड बैटरी में किया जाता है। ये एडिटिव्स मजबूत इलेक्ट्रोलाइट्स के रूप में कार्य करते हैं, और उनके आयन डिस्चार्ज के दौरान नकारात्मक इलेक्ट्रोड की ओर पलायन करते हैं। इन धातु आयनों में एक रासायनिक समन्वय प्रभाव होता है, जो लीड सल्फेट गठन की संभावना को कम कर सकता है। यहां तक ​​कि अगर लीड सल्फेट का गठन किया जाता है, तो इसकी संरचना अपेक्षाकृत नरम और नरम या कम करने में आसान होती है।

बैटरी का उपयोग करते समय, एक स्थिर तापमान बनाए रखने का प्रयास करें और डेंड्राइट वर्षा की संभावना को कम करने के लिए कठोर तापमान परिवर्तन से बचें। सारांश में, उच्च तापमान बैटरी के पानी के नुकसान और सूखने, थर्मल भगोड़ा, सकारात्मक ग्रिड संक्षारण और विरूपण में तेजी लाएगा, जबकि कम तापमान नकारात्मक इलेक्ट्रोड पास होने की विफलता का कारण बन सकता है। तापमान में उतार-चढ़ाव सीसा-एसिड बैटरी के आंतरिक शॉर्ट सर्किट में तेजी लाएगा, और इन कारकों का बैटरी जीवन पर प्रतिकूल प्रभाव पड़ेगा।

 

Vi। लीड-एसिड बैटरी क्षमता पर तापमान का प्रभाव

(I) पहले प्रकार का प्रारंभिक क्षमता हानि, जिसे PCL-ⅰ कहा जाता है

सीसा-एसिड बैटरी क्षमता में अचानक गिरावट के लिए मुख्य अपराधी बाधा परत है। यह अवरोध पीबी-सीए-एसएन-एएल मिश्र धातु के पुनर्जनन दोष और अर्धचालक प्रभाव से लिया गया है। यह सकारात्मक इलेक्ट्रोड सक्रिय सामग्री और ग्रिड के बीच एक यूनिडायरेक्शनल कंडक्टिव बैरियर का निर्माण करता है। यह बाधा परत अर्धचालक गुणों के साथ जटिल क्रिस्टल से बना है और तापमान के प्रति संवेदनशील है। सेमीकंडक्टर डोपिंग प्रक्रिया जैसे बैटरी मिश्र धातुओं और लीड पेस्ट एडिटिव्स में सुधार करके, हमने सेमीकंडक्टर क्रिस्टल की संवेदनशीलता का लाभ उठाकर चालकता में सफलतापूर्वक सुधार किया है, जिससे इस विफलता मोड को प्रभावी ढंग से कम किया जा सकता है।

 

(Ii) दूसरे प्रकार की प्रारंभिक क्षमता हानि, जिसे PCL-ⅱ कहा जाता है

लीड-एसिड बैटरी क्षमता में धीमी गिरावट के लिए वास्तविक अपराधी सामान्य ग्रिड संक्षारण, सल्फेशन या सक्रिय सामग्री शेडिंग नहीं है, लेकिन झरझरा सक्रिय सामग्री का विस्तार है। यह विस्तार PBO2 → PBSO4 की नरम प्रक्रिया में विशेष रूप से स्पष्ट है, जो न केवल सकारात्मक सक्रिय सामग्री को नरम हो जाता है और जटिल संरचना क्षतिग्रस्त हो जाती है, बल्कि धीरे -धीरे सक्रिय सामग्री को नरम करने और गिरने का कारण बनता है, जो बदले में सकारात्मक प्लेट को धीमी दर पर क्षमता खो देता है।

 

(Iii) तीसरे प्रकार की प्रारंभिक क्षमता हानि, जिसे PCL-ⅲ कहा जाता है

लीड-एसिड बैटरी की समस्या को चार्ज करने में असमर्थ होने की समस्या अक्सर नकारात्मक इलेक्ट्रोड एडिटिव्स की गतिविधि की कमी या हानि से उपजी होती है। इससे चार्जिंग, खराब स्वीकृति और अपर्याप्त रिचार्जिंग में कठिनाई हो सकती है, और अंततः नकारात्मक प्लेट के नीचे 1\/3 के सल्फेशन का कारण बन सकता है।

उच्च तापमान की स्थिति के तहत, नकारात्मक इलेक्ट्रोड एडिटिव्स इलेक्ट्रोलाइट में विघटित या भंग हो जाएगा, जिससे शुरुआती नुकसान हो जाएगा और फिर नकारात्मक इलेक्ट्रोड वेलवेट लीड को पारित करना होगा। इसके विपरीत, कम तापमान की स्थिति के तहत, कम घुलनशीलता के कारण, भले ही डिस्चार्ज करंट कम तापमान पर एकाग्रता के समान हो और डिस्चार्ज दर अपरिवर्तित रहती है, संतृप्ति कम संतुलन घुलनशीलता के सापेक्ष बढ़ेगी। इसके अलावा, कम तापमान एसिड समाधान की चिपचिपाहट को बढ़ाएगा और एसिड प्रसार दर को कम करेगा, जिससे बैटरी का आंतरिक प्रतिरोध बढ़ेगा और इसके उच्च गति वाले द्रव्यमान हस्तांतरण प्रदर्शन को प्रभावित करेगा।

 

पास होने की परत की मोटाई क्रिस्टल आकार, पोरसिटी और लीड सल्फेट के छिद्र संरचना से निकटता से संबंधित है, जो लीड सल्फेट की घुलनशीलता और लीड इलेक्ट्रोड की सतह पर समाधान की संतृप्ति से निकटता से संबंधित हैं। कम तापमान के तहत, उच्च वर्तमान घनत्व और सल्फ्यूरिक एसिड एकाग्रता, नकारात्मक इलेक्ट्रोड की सतह पर घोल की संतृप्ति बहुत अधिक होगी, जिसके परिणामस्वरूप पास होने की परत का मोटा होना होगा, जो आसानी से डिस्चार्ज कठिनाइयों के कारण बैटरी को विफल कर सकता है। इस समय, नकारात्मक प्लेट को न तो चार्ज किया जा सकता है और न ही डिस्चार्ज किया जा सकता है।

उपरोक्त कारकों पर तापमान के प्रभाव के तंत्र और डिग्री में कई विषयों से सिद्धांत शामिल हैं, जिसमें इलेक्ट्रोकेमिकल थर्मोडायनामिक्स, इलेक्ट्रोकेमिकल कैनेटीक्स, आदि शामिल हैं। यह ध्यान देने योग्य है कि उच्च तापमान बैटरी में एडिटिव्स की ऑक्सीकरण विफलता का कारण बनता है, जो सक्रिय सामग्री को गिरने का कारण बनता है और बैटरी की प्रारंभिक क्षमता को तेज करता है। यह क्षय अंततः लीड-एसिड बैटरी के जीवन को छोटा करेगा और इसकी विश्वसनीयता को कम करेगा।

 

इसके अलावा, सकारात्मक प्लेट का संक्षारण भी एक समस्या है जिसे अनदेखा नहीं किया जा सकता है। रासायनिक थर्मोडायनामिक्स के सिद्धांत के अनुसार, परिवेश का तापमान जितना अधिक होगा, लीड-एसिड बैटरी की डिस्चार्ज गहराई और अधिक इलेक्ट्रोलाइट घनत्व, जो बदले में ग्रिड के क्षरण को बढ़ाता है। लंबे समय तक भंडारण जंग की परत को मोटा कर देगा, साथ ही ग्रिड की विरूपण और स्ट्रेचिंग के साथ, जिसके परिणामस्वरूप ग्रिड की तन्यता ताकत में कमी आती है। जब सक्रिय सामग्री बंद हो जाती है या संक्षारण उत्पाद बहुत मोटा होता है, तो ग्रिड प्रतिरोध बढ़ेगा, इस प्रकार बैटरी की क्षमता को प्रभावित करेगा। एक बार जब बैटरी की क्षमता 20%तक कम हो जाती है, तो इसे विफल होने के रूप में आंका जा सकता है।

सारांश में, एक इलेक्ट्रोकेमिकल कंटेनर के रूप में, बैटरी परिवेश के तापमान में परिवर्तन के लिए बहुत संवेदनशील है। परिवेश का तापमान न केवल बैटरी के जीवन को प्रभावित करता है, बल्कि इसकी क्षमता पर सीधा प्रभाव भी पड़ता है। दोनों परस्पर जुड़े और अविभाज्य हैं।

कोलाइडल लीड-एसिड बैटरी का विकास (वाल्व-विनियमित लीड-एसिड बैटरी)
हाल के वर्षों में, सौर लैंप के क्षेत्र में लीड-एसिड बैटरी का व्यापक रूप से उपयोग किया गया है। हालांकि, जब वीआरएलए लीड-एसिड बैटरी प्राकृतिक वातावरण में घड़ी के आसपास काम करती है, तो उनके मौसम प्रतिरोध चुनौतियों का सामना करते हैं, विशेष रूप से -20 डिग्री ~ 40 डिग्री के तापमान सीमा में। इस समस्या को हल करने के लिए, हमने बेहतर मौसम प्रतिरोध के साथ एक कोलाइडल बैटरी को सफलतापूर्वक विकसित किया है, जिसकी ऑपरेटिंग तापमान रेंज -40 डिग्री ~ 60 डिग्री तक पहुंच सकती है, आगे लीड-एसिड बैटरी की एप्लिकेशन रेंज का विस्तार कर रही है।

 

कोलाइडल लीड-एसिड बैटरी एक अद्वितीय समृद्ध तरल डिजाइन योजना को अपनाती है, और इसके एसिड तरल को वीआरएलए लीड-एसिड बैटरी की तुलना में 20% तक बढ़ाया जाता है। बैटरी पोल समूह के चारों ओर और टैंकों के बीच जेल इलेक्ट्रोलाइट से भरी होती है, जिससे यह एक बड़ी गर्मी क्षमता और उत्कृष्ट गर्मी अपव्यय होता है। इसके अलावा, कोलाइडल बैटरी भी प्रारंभिक क्षमता हानि की तीन समस्याओं को पार कर जाती है और इसमें निम्नलिखित महत्वपूर्ण लाभ हैं:

 

सबसे पहले, यह विधानसभा दबाव (विशेष रूप से सकारात्मक प्लेट की सतह पर दबाव) को बढ़ाकर सकारात्मक प्लेट की सक्रिय सामग्री के नरम और शेडिंग को बाधित करने के लिए एक विशेष गैर-तरल गैर-जेल इलेक्ट्रोलाइट का उपयोग करता है। इसी समय, अच्छी तरह से डिज़ाइन किए गए नियंत्रण वाल्व ऑक्सीजन पुनर्संयोजन को बढ़ाता है और पानी के नुकसान को कम करता है, जिससे बैटरी जीवन का विस्तार होता है।

दूसरा, कोलाइडल बैटरी की ग्रिड संरचना को विशेष प्रक्रिया साधनों और भौतिक योगों का उपयोग करके सावधानीपूर्वक डिजाइन किया गया है। यह संरचना micropores बनाती है, इलेक्ट्रोड और इलेक्ट्रोलाइट के बीच प्रतिक्रिया इंटरफ़ेस को बढ़ाती है, संपर्क प्रतिरोध को कम करती है, और इलेक्ट्रोड के ध्रुवीकरण को कम करती है। यह इलेक्ट्रोड की सक्रिय सामग्री, चार्जिंग दक्षता और बैटरी के डिस्चार्ज और आउटपुट पावर की उपयोग की दर में बहुत सुधार करता है।

 

इसके अलावा, सकारात्मक ग्रिड कई तत्वों के कई मिश्र धातुओं के संयोजन का उपयोग करता है जैसे कि PB-CA-SN-AL-SB-ZN-CD, जबकि नकारात्मक ग्रिड लीड-कैलिअम-टिन-एल्यूमीनियम उच्च हाइड्रोजन ओवरपोटेंशियल सामग्री का उपयोग करता है। इस तरह के डिजाइन से न केवल बैटरी की क्षमता और जीवन में सुधार होता है, बल्कि यह भी सुनिश्चित होता है कि लीड-टिन मल्टी-एलिमेंट मिश्र धातु कलेक्टर में छोटे आंतरिक प्रतिरोध और संक्षारण प्रतिरोध की विशेषताएं हैं, और दीर्घकालिक फ्लोटिंग चार्ज उपयोग का सामना कर सकते हैं।

 

इसके अलावा, नई तकनीकों को अपनाने और ग्रिड सामग्री के सूत्र में सुधार करके, कोलाइडल लीड-एसिड बैटरी के रेंगना प्रतिरोध और संक्षारण प्रतिरोध में काफी सुधार किया गया है। इसी समय, कम-प्रतिरोध झरझरा पीई विभाजक और प्लेट में डिज़ाइन किए गए समृद्ध तरल स्थान का उपयोग यह सुनिश्चित करता है कि एसिड बैटरी के संचालन के दौरान पर्यावरण को प्रदूषित नहीं करता है, पर्यावरण को प्रदूषित करता है, या उपकरण भागों को खारिज करता है, और गैस कैथोड को सुचारू रूप से अवशोषित कर सकता है। ये सुधार उपाय बैटरी के जीवन को और बढ़ाते हैं।

(Vi) बैटरी शेल कवर एक भूलभुलैया-प्रकार को विशेष रूप से डिज़ाइन किए गए सांस वाल्व को अपनाता है, जो विशेष एडिटिव्स के साथ संयुक्त होता है, जो पानी के नुकसान को प्रभावी ढंग से कम करता है।

(Vii) एडिटिव्स का ठीक से उपयोग करके, नकारात्मक इलेक्ट्रोड की सामान्य चार्जिंग स्थिति को बनाए रखा जा सकता है, नकारात्मक इलेक्ट्रोड सल्फिडेशन को रोका जा सकता है, और नकारात्मक इलेक्ट्रोड स्व-निर्वहन को कम किया जा सकता है। यह न केवल नकारात्मक इलेक्ट्रोड के स्थिर चार्जिंग को सुनिश्चित करता है, बल्कि सकारात्मक इलेक्ट्रोड के ध्रुवीकरण क्षमता को भी कम करता है, जिससे सकारात्मक ग्रिड के संक्षारण को धीमा कर दिया जाता है और बैटरी के सेवा जीवन को आगे बढ़ाया जाता है।

 

इसके बाद, हम फोटोवोल्टिक पावर जनरेशन की विकास इतिहास और वर्तमान स्थिति का पता लगाएंगे। 1954 में पहले व्यावहारिक फोटोवोल्टिक सेल के जन्म के बाद से, सौर फोटोवोल्टिक बिजली उत्पादन ने महत्वपूर्ण प्रगति की है। यद्यपि इसकी विकास की गति कंप्यूटर और फाइबर-ऑप्टिक संचार की तुलना में थोड़ी धीमी है, ऊर्जा की बढ़ती मांग और पारंपरिक ऊर्जा की सीमाओं ने धीरे-धीरे फोटोवोल्टिक बिजली उत्पादन पर ध्यान आकर्षित किया है। विशेष रूप से, 1973 में तेल संकट और 1990 के दशक में पर्यावरण प्रदूषण की समस्याओं ने फोटोवोल्टिक बिजली उत्पादन प्रौद्योगिकी के तेजी से विकास को बढ़ावा दिया। इसकी विकास प्रक्रिया को निम्नलिखित चरणों में संक्षेपित किया जा सकता है:
1893 में, फ्रांसीसी वैज्ञानिक बेकरेल ने "फोटोवोल्टिक प्रभाव" की खोज की, जो फोटोवोल्टिक प्रौद्योगिकी के विकास के लिए नींव रखती है। इसके बाद, एडम्स और अन्य लोगों ने 1876 में धातुओं और सेलेनियम शीट पर ठोस-राज्य फोटोवोल्टिक प्रभाव की खोज की, फोटोवोल्टिक तकनीक में एक नया अध्याय खोला। 1883 में, पहला "सेलेनियम फोटोसेल" विभिन्न क्षेत्रों में एक संवेदनशील उपकरण के रूप में बनाया और उपयोग किया गया था।

 

20 वीं शताब्दी में प्रवेश करते हुए, फोटोवोल्टिक तकनीक ने महत्वपूर्ण प्रगति की है। 1930 में, Schottky ने CU2O बैरियर के "फोटोवोल्टिक इफेक्ट" सिद्धांत का प्रस्ताव किया, जिसने बाद के शोध के लिए महत्वपूर्ण समर्थन प्रदान किया। उसी वर्ष, लैंगर ने पहली बार बिजली ऊर्जा में सौर ऊर्जा के रूपांतरण को प्राप्त करने के लिए "सौर कोशिकाओं" का निर्माण करने के लिए "फोटोवोल्टिक प्रभाव" का उपयोग करने का प्रस्ताव दिया।

 

अनुसंधान के गहनता के साथ, फोटोवोल्टिक कोशिकाओं की दक्षता में लगातार सुधार किया गया है। 1954 में, चबिन और पिरसन ने संयुक्त राज्य अमेरिका में बेल प्रयोगशालाओं में सफलतापूर्वक एकल-क्रिस्टल सौर कोशिकाओं को 6%की दक्षता के साथ बनाया, जिसमें कहा गया कि फोटोवोल्टिक तकनीक ने विकास के एक नए चरण में प्रवेश किया है। उसी वर्ष, वेकर ने गैलियम आर्सेनाइड के फोटोवोल्टिक प्रभाव की खोज की और पतली-फिल्म सौर कोशिकाओं को बनाया, जिससे प्रौद्योगिकी के विकास को और बढ़ावा मिला।

 

इसके बाद, देशों ने खुद को फोटोवोल्टिक तकनीक के अनुसंधान और विकास के लिए समर्पित किया है। 1958 में, सौर कोशिकाओं का उपयोग पहली बार अंतरिक्ष में किया गया था, जो अमेरिकी पायनियर 1 सैटेलाइट की बिजली की आपूर्ति से लैस था, जो इसकी व्यापक आवेदन संभावनाओं को दर्शाता है। पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन सौर कोशिकाओं के जन्म और सिलिकॉन सौर कोशिकाओं के ग्रिड-जुड़े संचालन के साथ, फोटोवोल्टिक तकनीक धीरे-धीरे एक विश्वसनीय ऊर्जा समाधान बन गई है।

 

1990 के दशक में प्रवेश करने के बाद, फोटोवोल्टिक तकनीक ने सफलता की प्रगति की है। गैलियम आर्सेनाइड सौर कोशिकाओं की फोटोइलेक्ट्रिक रूपांतरण दक्षता 13%तक पहुंच गई है, और पतली-फिल्म कैडमियम सल्फाइड सौर कोशिकाओं की दक्षता भी 8%तक पहुंच गई है। इसके अलावा, पराबैंगनी कोशिकाओं और बैक फील्ड कोशिकाओं के सफल विकास ने फोटोवोल्टिक कोशिकाओं की दक्षता और अनुप्रयोग के दायरे में सुधार किया है।

 

चूंकि दुनिया की अक्षय ऊर्जा की खोज तेजी से जरूरी हो जाती है, फोटोवोल्टिक तकनीक अनुसंधान का एक गर्म विषय बन गई है। देशों ने फोटोवोल्टिक तकनीक के व्यापक आवेदन को बढ़ावा देने के लिए फोटोवोल्टिक छत योजनाओं और विकास लक्ष्यों का प्रस्ताव किया है। 1997 के बाद, संयुक्त राज्य अमेरिका, जापान और यूरोपीय संघ ने सभी भव्य फोटोवोल्टिक विकास योजनाओं का प्रस्ताव किया है, यह दर्शाता है कि फोटोवोल्टिक तकनीक विकास के एक नए चरण में प्रवेश करने वाली है।

 

वर्तमान में, फोटोवोल्टिक तकनीक का अनुप्रयोग अधिक से अधिक व्यापक हो गया है, न केवल बिजली क्षेत्र में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभा रहा है, बल्कि परिवहन, निर्माण और अन्य क्षेत्रों के लिए स्वच्छ और कुशल ऊर्जा समाधान भी प्रदान करता है। भविष्य की ओर देखते हुए, फोटोवोल्टिक तकनीक से वैश्विक ऊर्जा क्षेत्र में अधिक महत्वपूर्ण स्थिति पर कब्जा करने और मानव जाति के सतत विकास में अधिक योगदान देने की उम्मीद है।