شمسی خلیوں اور ماڈیولز کی کارکردگی

ہر سال، توانائی کی کمی اور ماحولیاتی آلودگی کے مسائل بد سے بدتر ہوتے جا رہے ہیں: جیواشم کے وسائل ختم ہو رہے ہیں، اور بجلی کی انسانی کھپت میں مسلسل اضافہ ہو رہا ہے۔ اس تناظر میں، یہ بالکل حیران کن نہیں ہے کہ سائنسدان بجلی پیدا کرنے کے متبادل طریقوں کو بہتر بناتے رہتے ہیں۔

دیگر صاف ذرائع جیسے ہوا، جوار، سمندری لہریں، زمین کی گرمی اور دیگر کے ساتھ ساتھ، اپنی اہمیت کو کھوتے نہیں اور شمسی توانائی کے پلانٹس، روایتی طور پر فوٹو وولٹک خلیوں پر مبنی بیٹریوں سے بنایا گیا ہے۔ شمسی خلیوں کے لیے بنیادی ضرورت سب سے زیادہ ممکنہ کارکردگی ہے، شمسی تابکاری کو بجلی میں تبدیل کرنے کی سب سے زیادہ ممکنہ کارکردگی۔

شمسی خلیوں کی گرفت یہ ہے کہ اگرچہ تابکاری کا بہاؤ (سورج سے نکلتا ہے اور زمین تک پہنچتا ہے) 1400 W/m2 کے علاقے میں ماحول کی بالائی حد میں ایک مخصوص طاقت رکھتا ہے، اس کے باوجود زمین کی سطح کے قریب ابر آلود موسم میں یورپی براعظم یہ صرف 100 W / sq.m. اور اس سے بھی کم.

سولر سیل، ماڈیول، سرنی کی کارکردگی — شمسی سیل، ماڈیول، بیٹری کے برقی پیداوار کا تناسب فی رقبہ، بالترتیب، سیل، ماڈیول، بیٹری کے شمسی توانائی کے بہاؤ کی کثافت کی پیداوار کے ساتھ۔

شمسی توانائی کے پلانٹ کی کارکردگی - سطح پر ایک ہی وقت کے وقفے کے دوران حاصل ہونے والی شمسی توانائی سے پیدا ہونے والی برقی توانائی کا تناسب، جو سورج کی شعاعوں کے معمول کے مطابق ہوائی جہاز پر شمسی توانائی کے پلانٹ کے علاقے کا تخمینہ بناتا ہے۔ .

آج کل کے سب سے زیادہ مقبول سولر پینلز 9 سے 24 فیصد کی کارکردگی کے ساتھ سورج کی شعاعوں سے بجلی نکالنا ممکن بناتے ہیں۔ ایسی بیٹری کی اوسط قیمت تقریباً 2 یورو فی واٹ ہے، جب کہ فوٹو وولٹک سیلز سے بجلی کی صنعتی پیداوار کی قیمت آج 0.25 یورو فی کلو واٹ ہے۔ دریں اثنا، یورپی فوٹوولٹک ایسوسی ایشن نے پیش گوئی کی ہے کہ 2021 تک صنعتی طور پر پیدا ہونے والی "سولر" بجلی کی قیمت €0.1 فی کلو واٹ فی گھنٹہ تک گر جائے گی۔

دنیا بھر کے سائنسدان اپنی کارکردگی کو بہتر بنانے کی کوشش کر رہے ہیں۔ فوٹو سیلزہر سال مختلف اداروں سے خبریں آتی ہیں، جہاں بار بار سائنس دان ریکارڈ کارکردگی کے ساتھ شمسی ماڈیول بنانے کا انتظام کرتے ہیں، نئے کیمیکل کمپوزیشن پر مبنی سولر ماڈیول، زیادہ موثر مرتکز کے ساتھ سولر ماڈیول وغیرہ۔

پہلے اعلی کارکردگی والے شمسی خلیوں کا عوامی طور پر 2009 میں Spectrolab نے مظاہرہ کیا تھا۔ پھر خلیات کی کارکردگی 41.6% تک پہنچ گئی، جبکہ اسی وقت 2011 میں 39% کی کارکردگی کے ساتھ شمسی خلیوں کی صنعتی پیداوار کے آغاز کا اعلان کیا گیا۔ نتیجتاً، 2016 میں Spectrolab نے سولر پینلز کی پیداوار شروع کی۔ خلائی جہازوں کے لیے 30، 7٪ کی کارکردگی۔

2011 میںکیلیفورنیا میں مقیم سولر جنکشن نے 5.5mm x 5.5mm سولر سیل کے ساتھ 43.5% کی اور بھی زیادہ کارکردگی حاصل کی، جو حال ہی میں Spectrolab کے قائم کردہ ریکارڈ کو پیچھے چھوڑتی ہے۔ ملٹی لیئرڈ تین ٹائرڈ عناصر کو پلانٹ میں تیار کرنے کا منصوبہ بنایا گیا تھا، جس کی تعمیر کے لیے وزارت توانائی سے قرض کی ضرورت تھی۔

سورج سمبا نظام شمسی جس میں شامل ہے۔ نظری concentratorاور 26 سے 30٪ کی کارکردگی کے ساتھ، روشنی کے وقوع پذیری اور زاویہ پر منحصر ہے، 2012 میں کینیڈا کی کمپنی مورگن سولر نے پیش کیا تھا۔ ان عناصر میں گیلیم آرسنائیڈ، جرمینیم اور پلیکسیگلاس شامل تھے۔اس ترقی نے ایک بیوہ کو روایتی سلکان سولر سیلز کی کارکردگی میں اضافہ کرنے کی اجازت دی۔

انڈیم، گیلیم، اور آرسنائیڈ پر مبنی تیز ٹرائی لیئر سیل، جس کی پیمائش 4 بائی 4 ملی میٹر ہے، 44.4% کی کارکردگی دکھاتے ہیں۔ ان کا مظاہرہ 2013 میں کیا گیا تھا۔ لیکن اسی سال فرانسیسی کمپنی Soitec نے برلن سینٹر کے ساتھ مل کر۔ Helmholtz اور Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems کے ماہرین نے Fresnel lens photocell کی ترقی مکمل کر لی ہے۔

اس کی کارکردگی 44.7 فیصد ہے۔ اور ایک سال بعد، 2014 میں، Fraunhofer Institute نے ایک بار پھر Fresnel lens عنصر پر 46% کی کارکردگی حاصل کی۔ سولر سیل کی ساخت میں چار جنکشن ہوتے ہیں: انڈیم گیلیم فاسفیٹ، گیلیم آرسنائیڈ، گیلیم انڈیم آرسنائیڈ اور انڈیم فاسفیٹ۔

سیل کے تخلیق کاروں کا دعویٰ ہے کہ بیٹری، 52 ماڈیولز پر مشتمل ہے، جس میں فریسنل لینز (ہر ایک 16 مربع سینٹی میٹر) اور انتہائی موثر حاصل کرنے والے فوٹو سیلز (ہر ایک صرف 7 مربع ملی میٹر)، اصولی طور پر، روشنی کے 230 سورجوں کو بجلی میں تبدیل کر سکتے ہیں… .

ہمارے پاس جو کچھ ہے اس کا سب سے امید افزا متبادل، تجزیہ کار مستقبل قریب میں فوٹوولٹک سیلز کی تخلیق کو تقریباً 85% کی کارکردگی کے ساتھ دیکھتے ہیں، جو سورج کی برقی مقناطیسی تابکاری کی وجہ سے پیدا ہونے والے کرنٹ کو درست کرنے کے اصول پر کام کرتے ہیں (آخر کار، سورج کی روشنی یہ برقی مقناطیسی لہر ہے جس کی فریکوئنسی تقریباً 500 ٹی ایچ زیڈ ہے) ایک چھوٹے نانوانٹینا پر جس کا سائز چند نینو میٹر ہے۔