সেমিকন্ডাক্টর ফটোভোলটাইক এনার্জি কনভার্টার (ফটোসেল)

ফটোসেল হল ইলেকট্রনিক ডিভাইস যা ফোটনের শক্তিকে বৈদ্যুতিক প্রবাহের শক্তিতে রূপান্তর করার জন্য ডিজাইন করা হয়েছে।

ঐতিহাসিকভাবে, আধুনিক ফটোসেলের প্রথম প্রোটোটাইপ উদ্ভাবিত হয়েছিল আলেকজান্ডার জি স্টোলেটভ 19 শতকের শেষে। তিনি একটি ডিভাইস তৈরি করেন যা বাহ্যিক ফটোইলেক্ট্রিক প্রভাবের নীতিতে কাজ করে। প্রথম পরীক্ষামূলক ইনস্টলেশনে একজোড়া সমান্তরাল সমতল ধাতুর শীট ছিল, যার মধ্যে একটি জাল দিয়ে তৈরি করা হয়েছিল যাতে আলোকে যেতে দেওয়া হয় এবং অন্যটি শক্ত ছিল।

শীটগুলিতে একটি ধ্রুবক ভোল্টেজ প্রয়োগ করা হয়েছিল, যা 0 থেকে 250 ভোল্টের পরিসরে সামঞ্জস্য করা যেতে পারে। ভোল্টেজ উত্সের ধনাত্মক মেরুটি গ্রিড ইলেক্ট্রোডের সাথে এবং ঋণাত্মক মেরুটি কঠিনের সাথে সংযুক্ত ছিল। একটি সংবেদনশীল গ্যালভানোমিটারও স্কিমটিতে অন্তর্ভুক্ত ছিল।

যখন একটি কঠিন শীট একটি বৈদ্যুতিক চাপ থেকে আলোতে আলোকিত হয়েছিল, গ্যালভানোমিটার সুই ডিফ্লেক্টেড, ইঙ্গিত করে যে ডিস্কের মধ্যে বাতাস থাকা সত্ত্বেও সার্কিটে সরাসরি কারেন্ট তৈরি হচ্ছে।পরীক্ষায়, বিজ্ঞানী আবিষ্কার করেছেন যে "ফটোকারেন্ট" এর মাত্রা প্রয়োগকৃত ভোল্টেজ এবং আলোর তীব্রতা উভয়ের উপর নির্ভর করে।

ইনস্টলেশনকে জটিল করে, স্টোলেটভ একটি সিলিন্ডারের ভিতরে ইলেক্ট্রোডগুলি রাখে যেখান থেকে বায়ু খালি করা হয় এবং একটি কোয়ার্টজ উইন্ডোর মাধ্যমে সংবেদনশীল ইলেক্ট্রোডে অতিবেগুনী আলো দেওয়া হয়। তাই খোলা ছিল ছবির প্রভাব.

আজ, এই প্রভাবের উপর ভিত্তি করে, এটি কাজ করে ফটোভোলটাইক রূপান্তরকারী… তারা উপাদানটির পৃষ্ঠের উপর পড়ে ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক বিকিরণের প্রতিক্রিয়া করে এবং এটিকে আউটপুট ভোল্টেজে রূপান্তর করে। যেমন একটি রূপান্তরকারী একটি উদাহরণ সৌর কোষ… একই নীতি দ্বারা ব্যবহৃত হয় আলোক সংবেদনশীল সেন্সর.

একটি সাধারণ ফটোসেলে দুটি পরিবাহী ইলেক্ট্রোডের মধ্যে স্যান্ডউইচ করা উচ্চ প্রতিরোধী আলোক সংবেদনশীল উপাদানের একটি স্তর থাকে। সৌর কোষের জন্য ফটোভোলটাইক উপাদান হিসাবে, এটি সাধারণত ব্যবহৃত হয় অর্ধপরিবাহী, যা সম্পূর্ণরূপে আলোকিত হলে, আউটপুটে 0.5 ভোল্ট দিতে সক্ষম।

এই জাতীয় উপাদানগুলি উৎপন্ন শক্তির দৃষ্টিকোণ থেকে সবচেয়ে কার্যকর, কারণ তারা ফোটন শক্তির সরাসরি এক-ধাপে স্থানান্তর করতে দেয় — বৈদ্যুতিক প্রবাহে... স্বাভাবিক অবস্থার অধীনে, 28% এর দক্ষতা এই ধরনের উপাদানগুলির জন্য আদর্শ।

এখানে, কার্যকারী উপাদানের অর্ধপরিবাহী কাঠামোর অসামঞ্জস্যতার কারণে একটি তীব্র আলোক বৈদ্যুতিক প্রভাব ঘটে।এই অসামঞ্জস্যতা হয় বিভিন্ন অমেধ্যের সাথে ব্যবহৃত অর্ধপরিবাহী উপাদানকে ডোপ করে, এর ফলে একটি পিএন জংশন তৈরি করে, বা বিভিন্ন ফাঁক আকারের সাথে অর্ধপরিবাহীকে সংযুক্ত করে (যে শক্তিতে ইলেকট্রন তাদের পরমাণু ছেড়ে যায়) - এইভাবে একটি হেটেরোজাংশন প্রাপ্ত হয়, বা এই জাতীয় রাসায়নিক নির্বাচন করে। সেমিকন্ডাক্টরের কম্পোজিশন যা একটি ব্যান্ডগ্যাপ গ্রেডিয়েন্ট—একটি গ্রেডেড-গ্যাপ স্ট্রাকচার—ভিতরে উপস্থিত হয়। ফলস্বরূপ, একটি প্রদত্ত উপাদানের কার্যকারিতা একটি নির্দিষ্ট অর্ধপরিবাহী কাঠামোর পাশাপাশি ফটোকন্ডাক্টিভিটির অভ্যন্তরে প্রাপ্ত অসামঞ্জস্যতা বৈশিষ্ট্যের উপর নির্ভর করে।

একটি সৌর কোষের ক্ষতি কমাতে, তাদের উত্পাদনে বেশ কয়েকটি প্রবিধান ব্যবহার করা হয়। প্রথমত, সেমিকন্ডাক্টর ব্যবহার করা হয় যার ব্যান্ডগ্যাপ শুধুমাত্র সূর্যালোকের জন্য সর্বোত্তম, উদাহরণস্বরূপ সিলিকন এবং গ্যালিয়াম আর্সেনাইডের যৌগ। দ্বিতীয়ত, সর্বোত্তম ডোপিং দ্বারা কাঠামোর বৈশিষ্ট্যগুলি উন্নত হয়। ভিন্নধর্মী এবং গ্রেডেড কাঠামোকে অগ্রাধিকার দেওয়া হয়। স্তরের সর্বোত্তম বেধ, p-n-জংশনের গভীরতা এবং যোগাযোগ গ্রিডের সর্বোত্তম পরামিতি নির্বাচন করা হয়।

ক্যাসকেড উপাদানগুলিও তৈরি করা হয়, যেখানে বিভিন্ন ফ্রিকোয়েন্সি ব্যান্ড সহ বেশ কয়েকটি সেমিকন্ডাক্টর কাজ করে, যাতে একটি ক্যাসকেডের মধ্য দিয়ে যাওয়ার পরে, আলো পরেরটিতে প্রবেশ করে ইত্যাদি। সৌর বর্ণালীর পচনশীল ধারণাটি আশাব্যঞ্জক মনে হয়, যাতে প্রতিটি অঞ্চলগুলি ফটোসেলের পৃথক বিভাগ থেকে রূপান্তরিত হয়।

আজ বাজারে তিনটি প্রধান ধরণের ফটোভোলটাইক কোষ রয়েছে: একরঙা সিলিকন, পলিক্রিস্টালাইন সিলিকন এবং পাতলা ফিল্ম।পাতলা ফিল্মগুলিকে সবচেয়ে প্রতিশ্রুতিশীল হিসাবে বিবেচনা করা হয় কারণ এগুলি বিপথগামী আলোর প্রতিও সংবেদনশীল, বাঁকা পৃষ্ঠে স্থাপন করা যেতে পারে, সিলিকনের মতো ভঙ্গুর নয় এবং উচ্চ অপারেটিং তাপমাত্রায়ও কার্যকর।

আরো দেখুন: সৌর কোষ এবং মডিউল দক্ষতা