সৌর প্যানেলের জন্য ফটোভোলটাইক কোষ উত্পাদন

যেকোনো ফটোভোলটাইক ইনস্টলেশনের ভিত্তি সর্বদা একটি ফটোভোলটাইক মডিউল। একটি ফটোভোলটাইক মডিউল হল ফটোভোলটাইক কোষগুলির সমন্বয় যা বৈদ্যুতিকভাবে একসাথে সংযুক্ত থাকে। ফটোভোলটাইক শব্দটি দুটি শব্দ নিয়ে গঠিত «ফটো» (গ্রীক থেকে। আলো) এবং «ভোল্ট» (আলেসান্দ্রো ভোল্টা - 1745-1827, ইতালীয় পদার্থবিদ) - বৈদ্যুতিক প্রকৌশলে ভোল্টেজের পরিমাপের একক। ফোটোভোলটাইক শব্দটি বিশ্লেষণ করে আমরা বলতে পারি - এটি আলোকে বিদ্যুতে রূপান্তর করা.

একটি ফটোভোলটাইক সেল (সৌর কোষ) সৌর বিকিরণ রূপান্তর করে বিদ্যুৎ উৎপাদন করতে ব্যবহৃত হয়। একটি ফটোসেলকে এন-টাইপ এবং পি-টাইপ সেমিকন্ডাক্টর দিয়ে তৈরি ডায়োড হিসাবে ভাবা যেতে পারে যার সাথে একটি ক্যারিয়ার-ক্ষয়প্রাপ্ত অঞ্চল গঠিত হয়, তাই একটি আলোকহীন ফটোসেল একটি ডায়োডের মতো এবং এটিকে ডায়োড হিসাবে বর্ণনা করা যেতে পারে।

1 এবং 3 eV এর মধ্যে প্রস্থ সহ সেমিকন্ডাক্টরগুলির জন্য, সর্বাধিক তাত্ত্বিক দক্ষতা 30% এ পৌঁছানো যেতে পারে। ব্যান্ড গ্যাপ হল ন্যূনতম ফোটন শক্তি যা একটি ইলেকট্রনকে ভ্যালেন্স ব্যান্ড থেকে পরিবাহী ব্যান্ডে তুলতে পারে। সবচেয়ে সাধারণ বাণিজ্যিক সৌর কোষ হয় চকমকি উপাদান.

সিলিকন মনোক্রিস্টাল এবং পলিক্রিস্টাল। সিলিকন আজ ফটোভোলটাইক মডিউল তৈরির জন্য সবচেয়ে সাধারণ উপাদানগুলির মধ্যে একটি। যাইহোক, সৌর বিকিরণের কম শোষণের কারণে, সিলিকন স্ফটিক সৌর কোষগুলি সাধারণত 300 µm চওড়া হয়। সিলিকন মনোক্রিস্টালাইন ফটোসেলের কার্যকারিতা 17% এ পৌঁছেছে।

যদি আমরা একটি পলিক্রিস্টালাইন সিলিকন ফটোসেল নিই, তবে এর কার্যকারিতা মনোক্রিস্টালাইন সিলিকনের তুলনায় 5% কম। একটি পলিক্রিস্টালের শস্য সীমানা হল চার্জ বাহকের পুনর্মিলন কেন্দ্র। পলিক্রিস্টালাইন সিলিকন স্ফটিকের আকার কয়েক মিমি থেকে এক সেমি পর্যন্ত পরিবর্তিত হতে পারে।

গ্যালিয়াম আর্সেনাইড (GaAs)। গ্যালিয়াম আর্সেনাইড সৌর কোষগুলি ইতিমধ্যে পরীক্ষাগারের পরিস্থিতিতে 25% এর দক্ষতা প্রদর্শন করেছে। গ্যালিয়াম আর্সেনাইড, অপটোইলেক্ট্রনিক্সের জন্য উন্নত, প্রচুর পরিমাণে উত্পাদন করা কঠিন এবং সৌর কোষের জন্য বেশ ব্যয়বহুল। গ্যালিয়াম আর্সেনাইড সৌর কোষ প্রয়োগ করা হয় সৌর কেন্দ্রীকরণ সহ, সেইসাথে cosmonautics জন্য.

পাতলা ফিল্ম ফটোসেল প্রযুক্তি। সিলিকন কোষের প্রধান অসুবিধা হল তাদের উচ্চ খরচ। নিরাকার সিলিকন (a-Si), ক্যাডমিয়াম টেলুরাইড (CdTe) বা কপার-ইন্ডিয়াম ডিসেলিনাইড (CuInSe2) দিয়ে তৈরি পাতলা-ফিল্ম কোষ পাওয়া যায়। পাতলা ফিল্ম সোলার সেলের সুবিধা হল সিলিকন সোলার সেলের তুলনায় কাঁচামাল সংরক্ষণ এবং সস্তা উত্পাদন। অতএব, আমরা বলতে পারি যে পাতলা-ফিল্ম পণ্যগুলির ফটোসেলে ব্যবহারের সম্ভাবনা রয়েছে।

নেতিবাচক দিক হল যে কিছু উপকরণ বেশ বিষাক্ত, তাই পণ্য নিরাপত্তা এবং পুনর্ব্যবহার একটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে। উপরন্তু, টেলুরাইড হল সিলিকনের তুলনায় একটি ক্ষয়কারী সম্পদ।পাতলা-ফিল্ম ফটোসেলের কার্যকারিতা 11% (CuInSe2) এ পৌঁছায়।

1960-এর দশকের গোড়ার দিকে, সৌর কোষের দাম প্রায় $1,000/W সর্বোচ্চ শক্তি এবং বেশিরভাগই মহাকাশে তৈরি করা হয়েছিল। 1970-এর দশকে, ফটোসেলের ব্যাপক উৎপাদন শুরু হয় এবং তাদের মূল্য $100/W-তে নেমে আসে। আরও অগ্রগতি এবং ফটোসেলের দাম হ্রাসের ফলে গৃহস্থালীর প্রয়োজনে ফটোসেল ব্যবহার করা সম্ভব হয়। বিশেষ করে বিদ্যুতের লাইন থেকে দূরে বসবাসকারী জনসংখ্যার একটি অংশ এবং স্ট্যান্ডার্ড পাওয়ার সাপ্লাই, ফটোভোলটাইক মডিউল একটি ভাল বিকল্প হয়ে উঠেছে।

ছবিটি প্রথম সিলিকন-ভিত্তিক সোলার সেল দেখায়। এটি 1956 সালে আমেরিকান কোম্পানি বেল ল্যাবরেটরিজ এর বিজ্ঞানী এবং প্রকৌশলী দ্বারা তৈরি করা হয়েছিল। একটি সৌর কোষ হল ফটোভোলটাইক মডিউলগুলির একটি সংমিশ্রণ যা একে অপরের সাথে বৈদ্যুতিকভাবে সংযুক্ত। বর্তমান এবং ভোল্টেজের মতো প্রয়োজনীয় বৈদ্যুতিক পরামিতিগুলির উপর নির্ভর করে সমন্বয়টি নির্বাচন করা হয়। এই ধরনের একটি সৌর ব্যাটারির একটি সেল, 1 ওয়াটের কম বিদ্যুৎ উৎপাদন করে, খরচ $250। প্রচলিত গ্রিড থেকে উৎপাদিত বিদ্যুতের দাম ছিল 100 গুণ বেশি।

প্রায় 20 বছর ধরে, সৌর প্যানেলগুলি শুধুমাত্র স্থানের জন্য ব্যবহার করা হয়েছে। 1977 সালে, বিদ্যুতের দাম প্রতি ওয়াট সেল প্রতি $76 এ হ্রাস করা হয়েছিল। কার্যক্ষমতা ধীরে ধীরে বৃদ্ধি পেয়েছে: 1990-এর দশকের মাঝামাঝি সময়ে 15% এবং 2000 সালের মধ্যে 20%। এই বিষয়ে বর্তমান সবচেয়ে প্রাসঙ্গিক ডেটা —সৌর কোষ এবং মডিউল দক্ষতা

সিলিকন সৌর কোষ উত্পাদন মোটামুটি তিনটি প্রধান পর্যায়ে বিভক্ত করা যেতে পারে:

• উচ্চ বিশুদ্ধতা সিলিকন উত্পাদন;

• পাতলা সিলিকন ওয়াশার তৈরি করা;

• ফটোসেল ইনস্টলেশন।

উচ্চ বিশুদ্ধতার সিলিকন উৎপাদনের প্রধান কাঁচামাল হল কোয়ার্টজ বালি (SiO2)2)। ইলেক্ট্রোলাইসিস দ্বারা গলিত হয় ধাতব সিলিকনযার বিশুদ্ধতা 98% পর্যন্ত। সিলিকন পুনরুদ্ধার প্রক্রিয়াটি ঘটে যখন বালি কার্বনের সাথে 1800 ডিগ্রি সেলসিয়াসের উচ্চ তাপমাত্রায় যোগাযোগ করে:

বিশুদ্ধতা এই ডিগ্রী একটি photocell উত্পাদন জন্য যথেষ্ট নয়, তাই এটি আরো প্রক্রিয়া করা আবশ্যক. সেমিকন্ডাক্টর শিল্পের জন্য সিলিকনের আরও পরিশোধন কার্যত সারা বিশ্বে সিমেন্স দ্বারা উন্নত প্রযুক্তি ব্যবহার করে সঞ্চালিত হয়।

"সিমেন্স প্রক্রিয়া" হাইড্রোক্লোরিক অ্যাসিডের সাথে ধাতব সিলিকনের প্রতিক্রিয়া দ্বারা সিলিকনের পরিশোধন, যার ফলে ট্রাইক্লোরোসিলেন (SiHCl3):

ট্রাইক্লোরোসিলেন (SiHCl3) তরল পর্যায়ে রয়েছে, তাই এটি সহজেই হাইড্রোজেন থেকে আলাদা হয়ে যায়। উপরন্তু, ট্রাইক্লোরোসিলেনের বারবার পাতন এর বিশুদ্ধতা 10-10% বৃদ্ধি করে।

পরবর্তী প্রক্রিয়া - পরিশোধিত ট্রাইক্লোরোসিলেনের পাইরোলাইসিস - উচ্চ-বিশুদ্ধতা পলিক্রিস্টালাইন সিলিকন তৈরি করতে ব্যবহৃত হয়। ফলস্বরূপ পলিক্রিস্টালাইন সিলিকন সম্পূর্ণরূপে অর্ধপরিবাহী শিল্পে ব্যবহারের শর্ত পূরণ করে না, তবে সৌর ফটোভোলটাইক শিল্পের জন্য, উপাদানের গুণমান যথেষ্ট।

পলিক্রিস্টালাইন সিলিকন মনোক্রিস্টালাইন সিলিকন উত্পাদনের জন্য একটি কাঁচামাল। মোনোক্রিস্টালাইন সিলিকন উৎপাদনের জন্য দুটি পদ্ধতি ব্যবহার করা হয় - Czochralski পদ্ধতি এবং জোন গলানোর পদ্ধতি।

Czochralski এর পদ্ধতি শক্তি নিবিড় সেইসাথে উপাদান নিবিড়. তুলনামূলকভাবে অল্প পরিমাণে পলিক্রিস্টালাইন সিলিকন ক্রুসিবলে চার্জ করা হয় এবং ভ্যাকুয়ামের নিচে গলে যায়।মোনোসিলিকনের একটি ছোট বীজ গলিত পৃষ্ঠের উপর পড়ে এবং তারপরে, পৃষ্ঠের টান শক্তির কারণে নলাকার পিণ্ডটিকে পিছনে টেনে বাঁকিয়ে, উঠে যায়।

বর্তমানে, টানা ইনগটগুলির ব্যাস 300 মিমি পর্যন্ত। 100-150 মিমি ব্যাস সহ ইনগটগুলির দৈর্ঘ্য 75-100 সেন্টিমিটারে পৌঁছায়। দীর্ঘায়িত ইংগোটের স্ফটিক কাঠামো বীজের একক স্ফটিক কাঠামোর পুনরাবৃত্তি করে। একটি ইনগটের ব্যাস এবং দৈর্ঘ্য বৃদ্ধি, সেইসাথে এটির কাটার প্রযুক্তির উন্নতি, বর্জ্যের পরিমাণ হ্রাস করবে, ফলে ফলস্বরূপ ফটোসেলের খরচ কমবে।

বেল্ট প্রযুক্তি। মবিল সোলার এনার্জি কর্পোরেশন দ্বারা বিকাশিত প্রযুক্তিগত প্রক্রিয়াটি গলিত সিলিকন স্ট্রিপগুলিকে টেনে নিয়ে তাদের উপর সৌর কোষ গঠনের উপর ভিত্তি করে। ম্যাট্রিক্সটি আংশিকভাবে সিলিকন গলে নিমজ্জিত হয় এবং কৈশিক প্রভাবের কারণে, পলিক্রিস্টালাইন সিলিকন উঠে যায়, একটি ফিতা তৈরি করে। গলে স্ফটিক হয়ে যায় এবং ম্যাট্রিক্স থেকে সরানো হয়। উত্পাদনশীলতা বাড়ানোর জন্য, সরঞ্জামগুলি ডিজাইন করা হয়েছে, যার উপর একই সময়ে নয়টি বেল্ট পাওয়া সম্ভব। ফলাফল হল একটি নয়-পার্শ্বযুক্ত প্রিজম।

বেল্টগুলির সুবিধা হ'ল এগুলি কম খরচের কারণ ইনগট কাটার প্রক্রিয়াটি বাদ দেওয়া হয়। এছাড়াও, আয়তক্ষেত্রাকার ফটোভোলটাইক কোষগুলি সহজেই প্রাপ্ত করা যেতে পারে, যখন মনোক্রিস্টালাইন প্লেটের বৃত্তাকার আকৃতি ফটোভোলটাইক মডিউলে ফটোভোলটাইক কোষের ভাল অবস্থানে অবদান রাখে না।

ফলস্বরূপ পলিক্রিস্টালাইন বা মনোক্রিস্টালাইন সিলিকন রডগুলিকে 0.2-0.4 মিমি পুরু পাতলা ওয়েফারগুলিতে কাটাতে হবে। মনোক্রিস্টালাইন সিলিকনের একটি রড কাটার সময়, প্রায় 50% উপাদান ক্ষতির জন্য হারিয়ে যায়।এছাড়াও, বৃত্তাকার washers সবসময় না, কিন্তু প্রায়ই, একটি বর্গক্ষেত্র আকৃতি করতে কাটা।