سیمی کنڈکٹر فوٹو وولٹک انرجی کنورٹرز (فوٹو سیل)

فوٹو سیلز الیکٹرانک آلات ہیں جو فوٹونز کی توانائی کو برقی رو کی توانائی میں تبدیل کرنے کے لیے ڈیزائن کیے گئے ہیں۔

تاریخی طور پر، جدید فوٹو سیل کا پہلا پروٹو ٹائپ ایجاد ہوا تھا۔ الیگزینڈر جی اسٹولیٹوف 19ویں صدی کے آخر میں۔ وہ ایک ایسا آلہ بناتا ہے جو بیرونی فوٹو الیکٹرک اثر کے اصول پر کام کرتا ہے۔ پہلی تجرباتی تنصیب میں متوازی فلیٹ دھاتی چادروں کے ایک جوڑے پر مشتمل تھا، جن میں سے ایک جالی سے بنا تھا تاکہ روشنی کو گزر سکے اور دوسری ٹھوس تھی۔

شیٹس پر ایک مستقل وولٹیج لگایا گیا تھا، جسے 0 سے 250 وولٹ کی حد میں ایڈجسٹ کیا جا سکتا ہے۔ وولٹیج کے منبع کا مثبت قطب گرڈ الیکٹروڈ سے اور منفی قطب ٹھوس سے منسلک تھا۔ اسکیم میں ایک حساس گیلوانومیٹر بھی شامل تھا۔

جب ایک ٹھوس چادر کو برقی قوس کی روشنی سے روشن کیا گیا، galvanometer انجکشن ڈسکس کے درمیان ہوا موجود ہونے کے باوجود سرکٹ میں براہ راست کرنٹ پیدا ہونے کی نشاندہی کرتا ہے۔تجربے میں، سائنسدان نے پایا کہ "فوٹو کرنٹ" کی شدت کا انحصار روشنی کی شدت اور استعمال شدہ وولٹیج دونوں پر ہوتا ہے۔

تنصیب کو پیچیدہ بناتے ہوئے، اسٹولیٹوف الیکٹروڈ کو ایک سلنڈر کے اندر رکھتا ہے جہاں سے ہوا نکالی جاتی ہے، اور الٹرا وائلٹ لائٹ کوارٹج ونڈو کے ذریعے حساس الیکٹروڈ کو فراہم کی جاتی ہے۔ تو کھلا تھا۔ تصویر اثر.

آج، اس اثر کی بنیاد پر، یہ کام کرتا ہے فوٹو وولٹک کنورٹرز… وہ عنصر کی سطح پر گرنے والی برقی مقناطیسی تابکاری پر رد عمل ظاہر کرتے ہیں اور اسے آؤٹ پٹ وولٹیج میں تبدیل کرتے ہیں۔ اس طرح کے کنورٹر کی ایک مثال ہے۔ شمسی سیل… اسی اصول کی طرف سے استعمال کیا جاتا ہے فوٹو حساس سینسر.

ایک عام فوٹو سیل دو کنڈکٹیو الیکٹروڈ کے درمیان سینڈویچ والے اعلی مزاحمتی فوٹوسنسیٹیو مواد کی ایک پرت پر مشتمل ہوتا ہے۔ شمسی خلیوں کے لئے فوٹو وولٹک مواد کے طور پر، یہ عام طور پر استعمال کیا جاتا ہے سیمی کنڈکٹر، جو، مکمل طور پر روشن ہونے پر، آؤٹ پٹ پر 0.5 وولٹ دینے کے قابل ہے۔

اس طرح کے عناصر پیدا شدہ توانائی کے نقطہ نظر سے سب سے زیادہ کارآمد ہوتے ہیں، کیونکہ وہ فوٹوون توانائی کی براہ راست ایک قدمی منتقلی کی اجازت دیتے ہیں۔ برقی رو میںعام حالات میں، 28% کی کارکردگی ایسے عناصر کے لیے معمول ہے۔

یہاں، کام کرنے والے مواد کے سیمی کنڈکٹر ڈھانچے کی غیر ہم آہنگی کی وجہ سے ایک شدید فوٹو الیکٹرک اثر ہوتا ہے۔یہ غیر ہم آہنگی یا تو مختلف نجاستوں کے ساتھ استعمال ہونے والے سیمی کنڈکٹر مواد کو ڈوپ کر کے حاصل کی جاتی ہے، اس طرح ایک پی این جنکشن بنا کر، یا مختلف گیپ سائز کے ساتھ سیمی کنڈکٹرز کو جوڑ کر (انرجی جن پر الیکٹران اپنے ایٹموں کو چھوڑ دیتے ہیں) - اس طرح ایک ہیٹروجنکشن حاصل کرتا ہے، یا ایسے کیمیکل کا انتخاب کر کے۔ سیمی کنڈکٹر کی ترکیب جس کے اندر ایک بینڈ گیپ گریڈینٹ — ایک درجہ بندی-گیپ ڈھانچہ — ظاہر ہوتا ہے۔ نتیجے کے طور پر، کسی عنصر کی کارکردگی کا انحصار کسی خاص سیمی کنڈکٹر ڈھانچے کے اندر حاصل ہونے والی غیر ہم آہنگی کی خصوصیات کے ساتھ ساتھ فوٹو کنڈکٹیوٹی پر ہوتا ہے۔

سولر سیل میں ہونے والے نقصانات کو کم کرنے کے لیے، ان کی تیاری میں کئی ضابطے استعمال کیے جاتے ہیں۔ سب سے پہلے، سیمی کنڈکٹرز استعمال کیے جاتے ہیں جن کا بینڈ گیپ صرف سورج کی روشنی کے لیے بہترین ہوتا ہے، مثال کے طور پر سلکان اور گیلیم آرسنائیڈ کے مرکبات۔ دوسرا، بہترین ڈوپنگ کے ذریعے ساخت کی خصوصیات کو بہتر بنایا جاتا ہے۔ متضاد اور درجہ بندی والے ڈھانچے کو ترجیح دی جاتی ہے۔ پرت کی بہترین موٹائی، p-n-جنکشن کی گہرائی اور رابطہ گرڈ کے بہترین پیرامیٹرز کا انتخاب کیا گیا ہے۔

جھرن کے عناصر بھی بنائے جاتے ہیں، جہاں مختلف فریکوئنسی بینڈ کے ساتھ کئی سیمی کنڈکٹرز کام کرتے ہیں، تاکہ ایک جھرن سے گزرنے کے بعد، روشنی دوسرے میں داخل ہو، وغیرہ۔ شمسی سپیکٹرم کے گلنے کا خیال امید افزا لگتا ہے، تاکہ اس کی ہر ایک خطوں کو فوٹو سیل کے علیحدہ حصے سے تبدیل کیا جاتا ہے۔

آج مارکیٹ میں تین اہم قسم کے فوٹوولٹک سیلز ہیں: مونو کرسٹل لائن سلکان، پولی کرسٹل لائن سلکان، اور پتلی فلم۔پتلی فلموں کو سب سے زیادہ امید افزا سمجھا جاتا ہے کیونکہ وہ بھٹکی ہوئی روشنی کے لیے بھی حساس ہوتی ہیں، خمیدہ سطحوں پر رکھی جا سکتی ہیں، سلکان کی طرح ٹوٹنے والی نہیں ہوتیں، اور اعلی آپریٹنگ درجہ حرارت پر بھی موثر ہوتی ہیں۔

بھی دیکھو: شمسی خلیوں اور ماڈیولز کی کارکردگی