उन्नत फोटोवोल्टिक्स की शक्ति का अनावरण: क्रांतिकारी प्रौद्योगिकियाँ और भविष्य की संभावनाएँ

• -हिमांशु पाटनी
• 12 जून 2023
• ब्लॉग, ऊर्जा शक्ति
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फोटोवोल्टिक सेल, जिसे सौर सेल भी कहा जाता है, एक गैर-यांत्रिक उपकरण है जो सूर्य के प्रकाश को सीधे बिजली में परिवर्तित करने की क्षमता रखता है। फोटोवोल्टिक अर्धचालक पदार्थ से बने होते हैं, अर्धचालक पदार्थ की सतह पर आने वाले फोटॉन (सूर्य का प्रकाश) या तो अर्धचालक पदार्थ द्वारा परावर्तित हो जाएंगे या अवशोषित हो जाएंगे, अवशोषित फोटॉन (सूर्य का प्रकाश) बिजली में परिवर्तित हो जाएंगे।

सूर्य के प्रकाश को बिजली में बदलने की दक्षता पिछले कई दशकों से बढ़ रही है, 10 के दशक में दक्षता के 1980% की तुलना में, अत्याधुनिक मॉड्यूल के साथ रूपांतरण की दर आज 20% के करीब पहुंच रही है। अंतरिक्ष उपग्रहों जैसे आला बाजारों में, पीवी सेल ने 50% दक्षता हासिल कर ली है।

वर्तमान में, सौर सेल से बने III-V एकल क्रिस्टल अर्धचालक सूर्य के प्रकाश को बिजली में बदलने में सबसे कुशल हैं, वे गैलियम और इंडियम जैसे तत्वों से निर्मित होते हैं। वे अन्य तकनीकों की तुलना में बहुत अधिक महंगे हैं। फिलहाल, फोटोवोल्टिक सेल उत्पादन की उच्च लागत और बिजली रूपांतरण की दक्षता से ग्रस्त हैं। संगठन फोटोवोल्टिक कोशिकाओं से जुड़ी उत्पादन लागत को कम करने और प्रौद्योगिकी को उपयोग में अधिक व्यावहारिक बनाने के लिए अभिनव तरीकों की तलाश कर रहे हैं, जिसके परिणामस्वरूप उन्नत फोटोवोल्टिक समाधानों का विकास हुआ है।

पेरोवस्काइट नवीनतम सौर सामग्री है जिसकी क्रिस्टल संरचना सौर अवशोषण के लिए आदर्श है। पेरोवस्काइट सेल कम रोशनी की तीव्रता पर, बादल वाले दिनों में सिलिकॉन से बेहतर काम करते हैं, जिससे उच्च रूपांतरण दर प्राप्त होती है। पेरोवस्काइट सेल का एक और लाभ यह है कि उन्हें उच्च स्तर की पारदर्शिता के साथ बहुत पतली परत वाली वास्तुकला में उत्पादित किया जा सकता है, जो लचीले पैनल डिज़ाइन बनाने के संबंध में बहुत बड़ा अवसर प्रदान करता है। वे तुलनात्मक रूप से सस्ते विकल्प हैं और कम लागत वाली सौर ऊर्जा का उत्पादन करने में सक्षम होने के कारण प्रचुर मात्रा में उपलब्ध हैं

अनुप्रयोग द्वारा बाजार हिस्सेदारी: फोटोवोल्टिक्स बाजार उपयोगिता, आवासीय और वाणिज्यिक खंडों में विभाजित है। वर्ष 2020, उपयोगिताएँ था सबसे बड़ी बाजार हिस्सेदारी 38.2%पूर्वानुमानित अवधि के दौरान आवासीय आवेदन में सबसे अधिक वृद्धि दर होने की उम्मीद है

भौगोलिक क्षेत्र के अनुसार: अनुमान है कि 2020-2025 तक एशिया प्रशांत क्षेत्र फोटोवोल्टिक बाजार का नेतृत्व करेगा, चीन, भारत और जापान के बाजारों में इसे अपनाने से बाजार की वृद्धि को बढ़ावा मिलेगा। 2035 तक, सौर ऊर्जा द्वारा संचालित वैश्विक ऊर्जा के 20% के लक्ष्य को पूरा करने के लिए, नए पीवी मॉड्यूल विनिर्माण क्षमता को कम से कम 5x-10x बढ़ाना होगा

चुनौतियां: उच्च उत्पादन लागत और सौर विकिरण के कम अवशोषण या रूपांतरण दर के अलावा परिचालन भूमि की कमी बाजार के विकास के लिए एक और बड़ी चुनौती है। पी.वी. प्रणालियों के लिए भूमि के बड़े क्षेत्रों की आवश्यकता होती है, जिससे भूमि क्षरण और आवास हानि के बारे में चिंताएँ बढ़ जाती हैं।

उन्नत फोटोवोल्टिक्स प्रौद्योगिकियां

सौर संकेन्द्रण चश्मा- ल्यूमिनसेंट सोलर कंसंट्रेटर (LSC) प्लास्टिक या कांच का एक पारदर्शी टुकड़ा होता है, जिसकी विशेषता यह होती है कि वे सूर्य के प्रकाश को पकड़ सकते हैं और इसे अपने किनारों पर केंद्रित कर सकते हैं। LSC का उपयोग पारदर्शी सतह बनाने के लिए किया जा सकता है, इसका उपयोग कृषि क्षेत्रों में किया जा सकता है।

घुमावदार सौर पैनल- घुमावदार सौर पैनल सौर ऊर्जा की मात्रा को बढ़ाने के उद्देश्य से बनाए गए हैं और बादल वाले दिनों में वे पारंपरिक पैनलों की तुलना में सूर्य के प्रकाश को अधिक कुशलता से पकड़ते हैं।

प्रतिबिम्बन विरोधी सौर पैनल- ये एंटी रिफ्लेक्टिव ऑम्नीडायरेक्शनल ग्लास हैं, जो सभी कोणों पर पूरे स्पेक्ट्रम में संचरण की सुविधा प्रदान करते हैं। वे परावर्तन के कारण नष्ट होने वाली सौर ऊर्जा को इकट्ठा करते हैं।

उन्नत फोटोवोल्टिक्स का अनुप्रयोग

एग्रीवोल्टिक- ऐसा कहा गया है कि एग्रीवोल्टेइक की मदद से वैश्विक भूमि उत्पादकता सका 35 से 73% तक की वृद्धि हो सकती है। एग्रीवोल्टाइक के पीछे की अवधारणा यह है कि भूमि उपयोग को अधिकतम करने के लिए एक ही भूमि पर सौर पैनल और खाद्य फसलों को एक साथ लगाया जाता है। किए गए शोध के अनुसार, एग्रो फोटोवोल्टाइक सिस्टम के उपयोग से भूमि उत्पादकता में 60% की वृद्धि हुई है

फ्लोटोवोल्टाइक- इसे फ्लोटिंग पीवी भी कहा जाता है, यह पानी में सौर पैनल लगाने की एक नई विधि है। वे जमीन पर स्थिर होने के बजाय प्रकृति में मॉड्यूलर हो सकते हैं और ज्यामितीय विन्यास को बनाए रखते हुए बड़ी संरचनाएँ बना सकते हैं। भूमि आधारित सौर पैनलों की तुलना में दक्षता 8-10% अधिक पाई गई है

पीवी ट्रैकर्स- सोलर ट्रैकर के नाम से भी जाने जाने वाले ये उपकरण दिन के बीतने के साथ सूर्य का अनुसरण करते हैं। पीवी ट्रैकर की मदद से सौर पैनल सूर्य के मार्ग का अनुसरण करने के लिए समायोजित हो सकते हैं, जिससे सूर्य के प्रकाश को अवशोषित करने की दक्षता बढ़ जाती है

उन्नत फोटोवोल्टिक्स की आवश्यकता

दशकों के अध्ययनों से यह स्थापित हुआ है कि प्राथमिक ऊर्जा उत्पादन स्रोतों का पर्यावरण पर बहुत बड़ा प्रभाव पड़ता है, जो जलवायु परिवर्तन में एक बड़ा योगदानकर्ता है। हालाँकि, इन प्रभावों को कम करने के लिए ऊर्जा की खपत को कम नहीं किया जा सकता है, इसके विपरीत विकासशील दुनिया में ऊर्जा की खपत केवल बढ़ने वाली है।

प्रत्येक देश ने ऊर्जा खपत को टिकाऊ बनाने के लिए कोयले पर अपनी निर्भरता कम करने के लिए दायित्व निर्धारित किए हैं। फोटोवोल्टिक अन्य नवीकरणीय ऊर्जा समाधानों के साथ-साथ फोटोवोल्टिक्स प्रौद्योगिकी भी बहुत महत्वपूर्ण हो गई है। हालाँकि, इस समय इन प्रौद्योगिकियों को अपनाने में कुछ चुनौतियाँ हैं, जिनमें उच्च उत्पादन लागत, कम रूपांतरण दक्षता और बड़ी भूमि आवश्यकताएँ शामिल हैं। कंपनियाँ इन समस्याओं को हल करने के लिए अभिनव समाधान विकसित कर रही हैं और कई मौकों पर सफल भी हुई हैं। फिर भी, विभिन्न क्षेत्रों में इन प्रौद्योगिकियों के व्यापक कार्यान्वयन के लिए फोटोवोल्टिक्स प्रौद्योगिकियों में निरंतर उन्नति की आवश्यकता है।

लेखक: अभिषेक सैनी

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