ఫోటోవోల్టాయిక్ సెల్

ఫోటోవోల్టాయిక్ సెల్ అంటే ఏమిటి?#

ఫోటోవోల్టాయిక్ (PV) సెల్, సోలార్ సెల్ అని కూడా పిలుస్తారు, ఇది కాంతి శక్తిని విద్యుత్ శక్తిగా మార్చే పరికరం. కాంతి శక్తిని విద్యుత్ శక్తిగా మార్చే ప్రక్రియను ఫోటోవోల్టాయిక్ ప్రభావం అంటారు.

ఫోటోవోల్టాయిక్ సెల్ ఎలా పని చేస్తుంది?#

ఫోటోవోల్టాయిక్ సెల్ సెమీకండక్టర్ పదార్థంతో తయారు చేయబడుతుంది, సాధారణంగా సిలికాన్. కాంతి సెమీకండక్టర్పై పడినప్పుడు, అది ఒక విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని సృష్టిస్తుంది. సృష్టించబడిన ప్రవాహం యొక్క మొత్తం సెల్పై పడే కాంతి మొత్తం మరియు సెల్ యొక్క సామర్థ్యంపై ఆధారపడి ఉంటుంది.

ఫోటోవోల్టాయిక్ సెల్ యొక్క సామర్థ్యం ఎంత కాంతి విద్యుత్గా మార్చబడిందో దాని ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది. ఉత్తమమైన ఫోటోవోల్టాయిక్ సెల్లు సుమారు 20% సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటాయి, అంటే అవి తమపై పడే కాంతిలో 20% ను విద్యుత్గా మారుస్తాయి.

ఫోటోవోల్టాయిక్ సెల్ల రకాలు#

ఫోటోవోల్టాయిక్ సెల్లు రెండు ప్రధాన రకాలు:

• సింగిల్-జంక్షన్ ఫోటోవోల్టాయిక్ సెల్లు ఒకే పొర సెమీకండక్టర్ పదార్థంతో తయారు చేయబడతాయి.
• మల్టీ-జంక్షన్ ఫోటోవోల్టాయిక్ సెల్లు బహుళ పొరల సెమీకండక్టర్ పదార్థంతో తయారు చేయబడతాయి.

మల్టీ-జంక్షన్ ఫోటోవోల్టాయిక్ సెల్లు సింగిల్-జంక్షన్ ఫోటోవోల్టాయిక్ సెల్ల కంటే ఎక్కువ సామర్థ్యంతో ఉంటాయి, కానీ అవి ఎక్కువ ఖరీదైనవి కూడా.

ఫోటోవోల్టాయిక్ సెల్ల ప్రయోజనాలు#

ఫోటోవోల్టాయిక్ సెల్లకు అనేక ప్రయోజనాలు ఉన్నాయి, అవి:

• అవి శుభ్రమైన శక్తి వనరు. ఫోటోవోల్టాయిక్ సెల్లు ఎటువంటి ఉద్గారాలను ఉత్పత్తి చేయవు, కాబట్టి అవి వాయు కాలుష్యం లేదా వాతావరణ మార్పుకు దోహదం చేయవు.
• అవి పునరుత్పాదక శక్తి వనరు. ఫోటోవోల్టాయిక్ సెల్లను సూర్యకాంతి నుండి విద్యుత్తును ఉత్పత్తి చేయడానికి ఉపయోగించవచ్చు, ఇది ఒక పునరుత్పాదక వనరు.
• అవి మరింత సరసమైనవిగా మారుతున్నాయి. ఫోటోవోల్టాయిక్ సెల్ల ధర ఇటీవలి సంవత్సరాల్లో తగ్గుతోంది, విద్యుత్తును ఉత్పత్తి చేయడానికి వాటిని మరింత సరసమైన ఎంపికగా మారుస్తోంది.

ఫోటోవోల్టాయిక్ సెల్ల ప్రతికూలతలు#

ఫోటోవోల్టాయిక్ సెల్లకు అనేక ప్రతికూలతలు కూడా ఉన్నాయి, అవి:

• అవి చాలా సమర్థవంతంగా లేవు. ఉత్తమమైన ఫోటోవోల్టాయిక్ సెల్లు సుమారు 20% సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటాయి, అంటే అవి తమపై పడే కాంతిలో 20% ను విద్యుత్గా మారుస్తాయి.
• అవి చాలా స్థలం అవసరం. గణనీయమైన మొత్తంలో విద్యుత్తును ఉత్పత్తి చేయడానికి సోలార్ ప్యానెల్లకు చాలా స్థలం అవసరం.
• అవి విశ్వసనీయంగా లేవు. ఫోటోవోల్టాయిక్ సెల్లు రాత్రి సమయంలో లేదా మేఘావృతమైనప్పుడు పని చేయవు.

ఫోటోవోల్టాయిక్ సెల్లు శుభ్రమైన, పునరుత్పాదక శక్తిని ఉత్పత్తి చేయడానికి ఒక ఆశాజనక సాంకేతికత. అయినప్పటికీ, వాటికి ఇంకా కొన్ని ప్రతికూలతలు ఉన్నాయి, అవి వాటి తక్కువ సామర్థ్యం మరియు ఎక్కువ ఖర్చు. ఈ ప్రతికూలతలు అధిగమించబడినప్పుడు, ఫోటోవోల్టాయిక్ సెల్లు ప్రపంచ శక్తి మిశ్రమంలో పెరుగుతున్న ముఖ్యమైన భాగంగా మారడం సంభవించింది.

ఫోటోవోల్టాయిక్ సెల్ నిర్మాణం#

ఫోటోవోల్టాయిక్ (PV) సెల్, సోలార్ సెల్ అని కూడా పిలుస్తారు, ఇది కాంతి శక్తిని విద్యుత్ శక్తిగా మార్చే పరికరం. PV సెల్ నిర్మాణం పదార్థాలు మరియు ప్రక్రియల యొక్క అనేక పొరలను కలిగి ఉంటుంది. ఇక్కడ ఒక సాధారణ స్ఫటిక సిలికాన్ PV సెల్ యొక్క నిర్మాణం యొక్క సాధారణ అవలోకనం ఉంది:

1. సబ్స్ట్రేట్:#

సబ్స్ట్రేట్ అనేది PV సెల్ నిర్మించబడిన బేస్ పదార్థం. ఇది సాధారణంగా సన్నని, అధిక-నాణ్యత గల సిలికాన్ వేఫర్తో తయారు చేయబడుతుంది. వేఫర్ను జాగ్రత్తగా శుభ్రం చేసి, మృదువైన మరియు లోపాలు లేని ఉపరితలాన్ని నిర్ధారించడానికి సిద్ధం చేస్తారు.

2. ఎమిటర్ పొర:#

సిలికాన్ వేఫర్ యొక్క ముందు ఉపరితలంపై n-రకం సెమీకండక్టర్ పదార్థం యొక్క సన్నని పొర జమ చేయబడుతుంది. ఈ పొరను ఎమిటర్ పొర అంటారు మరియు ఇది సాధారణంగా ఫాస్ఫరస్ వ్యాప్తి ద్వారా ఏర్పడుతుంది. ఎమిటర్ పొర ఉచిత ఎలక్ట్రాన్ల అధిక సాంద్రతతో ఒక ప్రాంతాన్ని సృష్టిస్తుంది.

3. బేస్ పొర:#

బేస్ పొర PV సెల్ యొక్క ప్రధాన సెమీకండక్టర్ పొర. ఇది p-రకం సిలికాన్తో తయారు చేయబడుతుంది, ఇది ఉచిత రంధ్రాల (ధనాత్మకంగా చార్జ్ చేయబడిన వాహకాలు) అధిక సాంద్రతను కలిగి ఉంటుంది. బేస్ పొర సాధారణంగా ఎమిటర్ పొర కంటే మందంగా ఉంటుంది మరియు సెల్ యొక్క ఎక్కువ భాగాన్ని ఏర్పరుస్తుంది.

4. యాంటీ-రిఫ్లెక్షన్ కోటింగ్:#

సూర్యకాంతి యొక్క ప్రతిబింబాన్ని తగ్గించడానికి మరియు సెల్లోకి ప్రవేశించే కాంతి మొత్తాన్ని పెంచడానికి PV సెల్ యొక్క ముందు ఉపరితలంపై యాంటీ-రిఫ్లెక్షన్ కోటింగ్ వర్తింపజేయబడుతుంది. ఈ కోటింగ్ సాధారణంగా సిలికాన్ నైట్రైడ్ లేదా టైటానియం డయాక్సైడ్ యొక్క సన్నని పొరతో తయారు చేయబడుతుంది.

5. మెటల్ కాంటాక్ట్లు:#

ఉత్పత్తి చేయబడిన విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని సేకరించడానికి PV సెల్ యొక్క ముందు మరియు వెనుక ఉపరితలాలకు మెటల్ కాంటాక్ట్లు అటాచ్ చేయబడతాయి. ముందు కాంటాక్ట్ సాధారణంగా ఇండియం టిన్ ఆక్సైడ్ (ITO) వంటి పారదర్శక వాహక పదార్థంతో తయారు చేయబడుతుంది, తద్వారా కాంతి దాని గుండా వెళ్ళడానికి అనుమతిస్తుంది. వెనుక కాంటాక్ట్ సాధారణంగా అల్యూమినియం వంటి లోహంతో తయారు చేయబడుతుంది.

6. ఎన్క్యాప్సులేషన్:#

పూర్తి PV సెల్ పర్యావరణం నుండి రక్షించడానికి మరియు దాని మన్నికను నిర్ధారించడానికి ఒక రక్షిత పదార్థంలో ఎన్క్యాప్సులేట్ చేయబడుతుంది. ఎన్క్యాప్సులేషన్ పదార్థం సాధారణంగా గాజు లేదా ఇథిలీన్ వినైల్ అసిటేట్ (EVA) వంటి పాలిమర్తో తయారు చేయబడుతుంది.

7. ఫ్రేమ్:#

నిర్మాణాత్మక మద్దతును అందించడానికి మరియు సులభమైన మౌంటింగ్ మరియు ఇన్స్టాలేషన్ కోసం అనుమతించడానికి ఎన్క్యాప్సులేట్ చేయబడిన PV సెల్ చుట్టూ ఒక మెటల్ ఫ్రేమ్ అటాచ్ చేయబడుతుంది.

8. జంక్షన్ ఏర్పాటు:#

ఎమిటర్ మరియు బేస్ పొరలు సిలికాన్ వేఫర్ లోపల ఒక p-n జంక్షన్ను సృష్టిస్తాయి. ఈ జంక్షన్ ఫోటోవోల్టాయిక్ ప్రభావం సంభవించే ప్రదేశం, మరియు కాంతి శక్తిని విద్యుత్ శక్తిగా మార్చే ప్రక్రియ జరుగుతుంది.

9. ఎలక్ట్రికల్ కనెక్షన్లు:#

ఉత్పత్తి చేయబడిన విద్యుత్ ప్రవాహం యొక్క ప్రవాహాన్ని అనుమతించడానికి PV సెల్ యొక్క ముందు మరియు వెనుక ఉపరితలాలపై మెటల్ కాంటాక్ట్లకు ఎలక్ట్రికల్ కనెక్షన్లు చేయబడతాయి.

10. పరీక్ష మరియు నాణ్యత నియంత్రణ:#

పూర్తయిన PV సెల్ పనితీరు మరియు భద్రతా ప్రమాణాలను తీరుస్తుందని నిర్ధారించడానికి కఠినమైన పరీక్ష మరియు నాణ్యత నియంత్రణ విధానాలకు లోనవుతుంది.

ఈ దశలను అనుసరించడం ద్వారా, ఒక క్రియాత్మక ఫోటోవోల్టాయిక్ సెల్ నిర్మించబడుతుంది, సూర్యకాంతిని విద్యుత్ శక్తిగా మార్చడానికి సిద్ధంగా ఉంటుంది.

ఫోటోవోల్టాయిక్ సెల్ పని సూత్రం#

ఫోటోవోల్టాయిక్ (PV) సెల్, సోలార్ సెల్ అని కూడా పిలుస్తారు, ఇది కాంతి శక్తిని విద్యుత్ శక్తిగా మార్చే పరికరం. PV సెల్ యొక్క పని సూత్రం ఫోటోవోల్టాయిక్ ప్రభావంపై ఆధారపడి ఉంటుంది, ఇది కాంతి యొక్క ఫోటాన్లను గ్రహించి విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని ఉత్పత్తి చేసే నిర్దిష్ట పదార్థాల సామర్థ్యం.

PV సెల్ యొక్క నిర్మాణం#

PV సెల్ సాధారణంగా సిలికాన్ వంటి సెమీకండక్టర్ పదార్థంతో తయారు చేయబడుతుంది, ఇది రెండు మెటల్ ఎలక్ట్రోడ్ల మధ్య ఉంచబడుతుంది. సెమీకండక్టర్ పదార్థం సాధారణంగా ఒక p-n జంక్షన్ను సృష్టించడానికి మలినాలతో చికిత్స చేయబడుతుంది, ఇది సెమీకండక్టర్ ధనాత్మక మరియు ఋణాత్మక రెండు చార్జీలను కలిగి ఉండే ప్రాంతం.

పని సూత్రం#

కాంతి PV సెల్పై పడినప్పుడు, కాంతి యొక్క ఫోటాన్లు సెమీకండక్టర్ పదార్థం ద్వారా గ్రహించబడతాయి. ఇది సెమీకండక్టర్లోని ఎలక్ట్రాన్లు ఉత్తేజితమై ఎక్కువ శక్తి స్థాయికి వెళ్లడానికి కారణమవుతుంది. ఎలక్ట్రాన్లు తరువాత p-n జంక్షన్ గుండా ప్రవహిస్తాయి మరియు ఒక విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని సృష్టిస్తాయి.

PV సెల్ ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన విద్యుత్ ప్రవాహం యొక్క మొత్తం అనేక అంశాలపై ఆధారపడి ఉంటుంది, వాటిలో కాంతి యొక్క తీవ్రత, సెల్ యొక్క ఉపరితల వైశాల్యం మరియు సెల్ యొక్క సామర్థ్యం ఉన్నాయి.

PV సెల్ల సామర్థ్యం#

PV సెల్ యొక్క సామర్థ్యం విద్యుత్ శక్తి అవుట్పుట్ మరియు కాంతి శక్తి ఇన్పుట్ నిష్పత్తిగా నిర్వచించబడింది. PV సెల్ల సామర్థ్యం సాధారణంగా 15% మరియు 20% మధ్య ఉంటుంది, అంటే సెల్పై పడే కాంతి శక్తిలో సుమారు 15% నుండి 20% మాత్రమే విద్యుత్ శక్తిగా మార్చబడుతుంది.

మొత్తంమీద, PV సెల్లు శుభ్రమైన మరియు పునరుత్పాదక శక్తిని ఉత్పత్తి చేయడానికి ఒక ఆశాజనక సాంకేతికత. PV సెల్ల సామర్థ్యం మెరుగుపడుతున్నప్పుడు మరియు ఇన్స్టాలేషన్ ఖర్చు తగ్గుతున్నప్పుడు, PV సెల్లు ప్రపంచ శక్తి మిశ్రమంలో పెరుగుతున్న ముఖ్యమైన భాగంగా మారతాయి.

PV సెల్ సర్క్యూట్ యొక్క భాగాలు#

PV సెల్ సర్క్యూట్ యొక్క ప్రధాన భాగాలు క్రింది విధంగా ఉన్నాయి:

• PV సెల్: PV సెల్ అనేది కాంతి శక్తిని విద్యుత్ శక్తిగా మార్చే సెమీకండక్టర్ పరికరం.
• లోడ్: లోడ్ అనేది PV సెల్ ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన విద్యుత్ శక్తిని ఉపయోగించే పరికరం.
• బ్యాటరీ: బ్యాటరీ PV సెల్ ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన విద్యుత్ శక్తిని నిల్వ చేస్తుంది.
• ఇన్వర్టర్: ఇన్వర్టర్ PV సెల్ ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన DC విద్యుత్ శక్తిని AC విద్యుత్ శక్తిగా మారుస్తుంది, ఇది చాలా ఉపకరణాల ద్వారా ఉపయోగించబడుతుంది.

PV సెల్ సర్క్యూట్ ఎలా పని చేస్తుంది#

కాంతి PV సెల్పై పడినప్పుడు, అది లోడ్ గుండా ప్రవహించే విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని సృష్టిస్తుంది. ప్రవహించే ప్రవాహం యొక్క మొత్తం PV సెల్పై పడే కాంతి మొత్తం మరియు PV సెల్ యొక్క పరిమాణంపై ఆధారపడి ఉంటుంది.

లోడ్ బ్యాటరీ అయితే, PV సెల్ ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన విద్యుత్ శక్తి బ్యాటరీలో నిల్వ చేయబడుతుంది. లోడ్ ఇన్వర్టర్ అయితే, PV సెల్ ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన విద్యుత్ శక్తి AC విద్యుత్ శక్తిగా మార్చబడుతుంది, ఇది చాలా ఉపకరణాల ద్వారా ఉపయోగించబడుతుంది.

PV సెల్ సర్క్యూట్ల అనువర్తనాలు#

PV సెల్ సర్క్యూట్లు వివిధ రకాల అనువర్తనాలలో ఉపయోగించబడతాయి, అవి:

• సోలార్ ప్యానెల్లు: సోలార్ ప్యానెల్లు కలిసి కనెక్ట్ చేయబడిన బహుళ PV సెల్లతో తయారు చేయబడతాయి. సూర్యకాంతి నుండి విద్యుత్తును ఉత్పత్తి చేయడానికి సోలార్ ప్యానెల్లు ఉపయోగించబడతాయి.
• పోర్టబుల్ ఛార్జర్లు: పోర్టబుల్ ఛార్జర్లు సెల్ ఫోన్లు మరియు ల్యాప్టాప్లు వంటి ఎలక్ట్రానిక్ పరికరాల కోసం బ్యాటరీలను ఛార్జ్ చేయడానికి ఉపయోగించబడతాయి.
• వీధి దీపాలు: వీధి దీపాలు PV సెల్ల ద్వారా పవర్ చేయబడతాయి, అవి పగటిపూట సూర్యకాంతి నుండి విద్యుత్తును ఉత్పత్తి చేస్తాయి. విద్యుత్తు బ్యాటరీలో నిల్వ చేయబడుతుంది మరియు రాత్రి సమయంలో వీధి దీపాన్ని పవర్ చేయడానికి ఉపయోగించబడుతుంది.
• ట్రాఫిక్ సిగ్నల్లు: ట్రాఫిక్ సిగ్నల్లు PV సెల్ల ద్వారా పవర్ చేయబడతాయి, అవి పగటిపూట సూర్యకాంతి నుండి విద్యుత్తును ఉత్పత్తి చేస్తాయి. విద్యుత్తు బ్యాటరీలో నిల్వ చేయబడుతుంది మరియు రాత్రి సమయంలో ట్రాఫిక్ సిగ్నల్ను పవర్ చేయడానికి ఉపయోగించబడుతుంది.

PV సెల్ సర్క్యూట్లు సూర్యకాంతి నుండి విద్యుత్తును ఉత్పత్తి చేయడానికి ఒక బహుముఖ మరియు సమర్థవంతమైన మార్గం. అవి వివిధ రకాల అనువర్తనాలలో ఉపయోగించబడతాయి, మరియు సోలార్ ప్యానెల్ల ఖర్చు తగ్గుతూనే వాటి ఉపయోగం పెరుగుతోంది.

సోలార్ సెల్ మరియు ఫోటోవోల్టాయిక్ సెల్ మధ్య తేడా#

సోలార్ సెల్లు మరియు ఫోటోవోల్టాయిక్ (PV) సెల్లు రెండూ కాంతి శక్తిని విద్యుత్ శక్తిగా మార్చే పరికరాలు. అయినప్పటికీ, ఈ రెండు సాంకేతికతల మధ్య కొన్ని ముఖ్యమైన తేడాలు ఉన్నాయి.

సోలార్ సెల్#

సోలార్ సెల్ అనేది కాంతి శక్తిని విద్యుత్ శక్తిగా మార్చే ఒకే, స్వయంపూర్ణ యూనిట్. సోలార్ సెల్లు సిలికాన్ వంటి సెమీకండక్టర్ పదార్థాలతో తయారు చేయబడతాయి, అవి కాంతిని గ్రహించి విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని సృష్టిస్తాయి. సోలార్ సెల్ ఉత్పత్తి చేయగల విద్యుత్ మొత్తం దాని పరిమాణం, సామర్థ్యం మరియు అది బహిర్గతమయ్యే సూర్యకాంతి మొత్తంపై ఆధారపడి ఉంటుంది.

ఫోటోవోల్టాయిక్ సెల్#

ఫోటోవోల్టాయిక్ సెల్ అనేది కాంతి శక్తిని విద్యుత్ శక్తిగా మార్చడానికి సెమీకండక్టర్ పదార్థాన్ని ఉపయోగించే ఒక రకమైన సోలార్ సెల్. అయినప్పటికీ, సోలార్ సెల్ల కాకుండా, PV సెల్లు స్వయంపూర్ణ యూనిట్లు కావు. ఉపయోగపడే విద్యుత్తుగా విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని మార్చడానికి వాటికి బాహ్య సర్క్యూట్ అవసరం. PV సెల్లు సాధారణంగా పెద్ద సోలార్ శ్రేణులలో ఉపయోగించబడతాయి, అవి ఒకే సోలార్ సెల్ కంటే ఎక్కువ విద్యుత్తును ఉత్పత్తి చేయగలవు.

కీలక తేడాలు#

సోలార్ సెల్లు మరియు PV సెల్ల మధ్య కీలక తేడాలు:

• పరిమాణం: సోలార్ సెల్లు సాధారణంగా PV సెల్ల కంటే చిన్నవి.
• సామర్థ్యం: సోలార్ సెల్లు సాధారణంగా PV సెల్ల కంటే ఎక్కువ సమర్థవంతంగా ఉంటాయి.
• ఖర్చు: సోలార్ సెల్లు సాధారణంగా PV సెల్ల కంటే ఎక్కువ ఖరీదైనవి.
• అనువర్తనం: సోలార్ సెల్లు సాధారణంగా కాలిక్యులేటర్లు మరియు గడియారాలు వంటి చిన్న అనువర్తనాలలో ఉపయోగించబడతాయి. PV సెల్లు సాధారణంగా పెద్ద సోలార్ శ్రేణులలో ఉపయోగించబడతాయి, ఇవి ఇళ్లు మరియు వ్యాపారాల కోసం విద్యుత్తును ఉత్పత్తి చేయడానికి ఉపయోగించబడతాయి.

సోలార్ సెల్ల