फोटोवोल्टाइक (पीवी) सेल आमतौर पर सिलिकॉन जैसे अर्धचालक पदार्थों से बने होते हैं और इनमें धनात्मक और ऋणात्मक दोनों इलेक्ट्रोड होते हैं। सूर्य के प्रकाश के संपर्क में आने पर, फोटोवोल्टाइक प्रभाव होता है, जिससे प्रकाश ऊर्जा तुरंत प्रत्यक्ष धारा (डीसी) के रूप में विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है। इस विद्युत को या तो बैटरी में संग्रहित किया जा सकता है या विभिन्न ऊर्जा आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए इन्वर्टर के माध्यम से प्रत्यावर्ती धारा (एसी) में परिवर्तित किया जा सकता है। पीवी सेल अक्सर मॉड्यूल बनाने के लिए श्रृंखला या समानांतर में जुड़े होते हैं, जिन्हें फिर अधिक ऊर्जा उत्पादन के लिए सरणी में संयोजित किया जाता है।
1. एल्युमिनियम बैक सरफेस फील्ड (बीएसएफ) सेल
संरचना और सिद्धांत
बीएसएफ सेल एक सामान्य प्रकार के सौर सेल हैं जिनमें बैक इलेक्ट्रोड के रूप में एल्यूमीनियम कोटिंग का उपयोग किया जाता है। इससे एक पिछला विद्युत क्षेत्र बनता है जो इलेक्ट्रॉनों को बैक इलेक्ट्रोड तक पहुंचाने में मदद करता है, जिससे ऊर्जा रूपांतरण दक्षता बढ़ती है। उत्पादन प्रक्रिया में सिलिकॉन की सतह को फास्फोरस से डोप करके एन-टाइप क्षेत्र बनाना, सामने की ओर पी-टाइप क्षेत्र बनाने के लिए एक फिल्म या कोटिंग लगाना और पीएन जंक्शन बनाना शामिल है। अंत में, करंट एकत्र करने के लिए धातु की ग्रिड लगाई जाती हैं।
विकास इतिहास
सन् 1973 में पहली बार प्रस्तावित, बीएसएफ सेल सबसे पहले व्यावसायिक रूप से उपलब्ध क्रिस्टलीय सिलिकॉन सेल संरचना थी। 2016 तक, बाजार में इसकी हिस्सेदारी 90% से अधिक हो गई थी।
लाभ
बीएसएफ कोशिकाएं अपनी सरलता, लागत-प्रभावशीलता और परिपक्व प्रौद्योगिकी के लिए उल्लेखनीय हैं।
2. पीईआरसी कोशिकाएं
नामकरण की उत्पत्ति
PERC का मतलब पैसिवेटेड एमिटर और रियर सेल है।
प्रक्रिया और प्रदर्शन
परंपरागत बीएसएफ सेल पर आधारित, पीईआरसी तकनीक दो प्रमुख चरणों को जोड़ती है: पिछली सतह का पैसिवेशन और लेजर ओपनिंग, जिससे दक्षता में उल्लेखनीय वृद्धि होती है। निर्माण प्रक्रिया में वेफर की सफाई और टेक्सचरिंग, पीएन जंक्शन बनाने के लिए डिफ्यूजन, चयनात्मक उत्सर्जकों के लिए लेजर डोपिंग, पिछली सतह का पैसिवेशन, लेजर ड्रिलिंग, स्क्रीन प्रिंटिंग, सिंटरिंग और परीक्षण शामिल हैं।
लाभ
PERC सेल सरल संरचना, कम समय में निर्माण प्रक्रिया और उच्च स्तर की उपकरण परिपक्वता जैसी विशेषताओं से युक्त हैं।
3. हेटरोजंक्शन (एचजेटी) कोशिकाएं
संरचना
एचजेटी सेल क्रिस्टलीय सिलिकॉन सब्सट्रेट और अक्रिस्टलीय सिलिकॉन फिल्मों को मिलाकर बने हाइब्रिड सौर सेल हैं। इनमें हेटरोजंक्शन इंटरफ़ेस पर आंतरिक अक्रिस्टलीय सिलिकॉन परतें होती हैं जो आगे और पीछे की सतहों को निष्क्रिय करती हैं। सममित संरचना में एक एन-प्रकार का क्रिस्टलीय सिलिकॉन सब्सट्रेट, प्रकाश की ओर वाली सतह पर पाई अक्रिस्टलीय सिलिकॉन परत, पीछे की सतह पर आईएन अक्रिस्टलीय सिलिकॉन परत और दोनों ओर पारदर्शी इलेक्ट्रोड और बसबार शामिल हैं। ये द्विमुखी सेल हैं।
लाभ
एचजेटी सेल उच्च दक्षता, कम क्षरण, कम तापमान गुणांक, उच्च द्विफलता, सरलीकृत प्रक्रियाएं और पतले वेफर्स के लिए उपयुक्तता जैसी विशेषताओं से युक्त हैं।
4. टॉपकॉन सेल्स
तकनीकी सिद्धांत
TOPCon (टनल ऑक्साइड पैसिवेटेड कॉन्टैक्ट) सेल चयनात्मक वाहक सिद्धांत पर आधारित हैं। इनमें एक अति-पतली सिलिकॉन ऑक्साइड परत और पीछे की ओर एक डोप्ड सिलिकॉन परत होती है, जो एक पैसिवेटेड कॉन्टैक्ट संरचना बनाती है। इससे सतह और धातु संपर्क पुनर्संयोजन कम होता है, जिससे N-PERT सेल की दक्षता में काफी सुधार की संभावना बनती है।
प्रक्रिया विशेषताएँ
TOPCon सेल N-टाइप सिलिकॉन सबस्ट्रेट का उपयोग करते हैं और मौजूदा P-टाइप उत्पादन लाइनों में न्यूनतम बदलाव की आवश्यकता होती है, जैसे कि बोरॉन डिफ्यूजन और थिन-फिल्म डिपोजिशन उपकरण जोड़ना। इनमें पीछे के छिद्रों और संरेखण की आवश्यकता नहीं होती है, जिससे निर्माण सरल हो जाता है और PERC और N-PERT सेल प्रक्रियाओं के साथ अनुकूलता बढ़ जाती है।
लाभ
TOPCon सेल कम क्षरण, उच्च द्विफलता और कम तापमान गुणांक प्रदर्शित करते हैं, जिससे सौर ऊर्जा संयंत्रों में उत्कृष्ट प्रदर्शन प्राप्त होता है।
5. आईबीसी कोशिकाएं
संरचना और सिद्धांत
इंटरडिजिटेटेड बैक कॉन्टैक्ट (IBC) सेल सभी फ्रंट-साइड इलेक्ट्रोड ग्रिड लाइनों को पीछे की ओर स्थानांतरित कर देते हैं, जिससे pn जंक्शन और मेटल कॉन्टैक्ट्स एक इंटरडिजिटेटेड पैटर्न में व्यवस्थित हो जाते हैं। इससे छायांकन कम होता है और प्रकाश अवशोषण बढ़ता है। फ्रंट-साइड मेटल कॉन्टैक्ट्स न होने के कारण, IBC सेल फोटॉन रूपांतरण के लिए एक बड़ा सक्रिय क्षेत्र प्रदान करते हैं।
प्रौद्योगिकी एकीकरण
आईबीसी कोशिकाएं पीईआरसी, टॉपकॉन, एचजेटी और पेरोवस्काइट जैसी अन्य तकनीकों के साथ एकीकृत हो सकती हैं, जिससे "टीबीसी" (टॉपकॉन-आईबीसी) और "एचबीसी" (एचजेटी-आईबीसी) जैसी उन्नत हाइब्रिड कोशिकाएं बनती हैं।
अनुप्रयोग क्षमता
अपने आकर्षक डिजाइन के साथ, आईबीसी सेल बिल्डिंग-इंटीग्रेटेड फोटोवोल्टिक्स (बीआईपीवी) के लिए अच्छी तरह से उपयुक्त हैं और इनमें मजबूत व्यावसायिक संभावनाएं हैं।
निष्कर्ष
प्रत्येक प्रकार का सौर ऊर्जा सेल अद्वितीय लाभ प्रदान करता है और सौर ऊर्जा प्रौद्योगिकियों को आगे बढ़ाने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। निरंतर नवाचार के माध्यम से, ये प्रौद्योगिकियां फोटोवोल्टाइक उद्योग के विकास और परिवर्तन को गति प्रदान कर रही हैं।
