फोटोवोल्टिक कोशिकाओं का भविष्य

संचार उपग्रहों को शक्ति प्रदान करने के लिए 1950 के दशक में विकसित की गई पहली फोटोवोल्टिक कोशिकाएं बहुत अक्षम थीं। उन दिनों से, सौर-सेल क्षमता में लगातार वृद्धि हुई है जबकि लागत में गिरावट आई है, हालांकि इसमें सुधार की बहुत गुंजाइश है। कम लागत और बेहतर दक्षता के अलावा, फोटोवोल्टिक सामग्री में भविष्य की प्रगति से उपन्यास, पर्यावरण के अनुकूल अनुप्रयोगों के लिए सौर ऊर्जा के व्यापक उपयोग की संभावना होगी।

फोटोवोल्टिक सेल पहले संचार उपग्रहों के लिए महत्वपूर्ण थे क्योंकि कुछ विकल्प लंबे समय तक विश्वसनीय बिजली का उत्पादन कर सकते थे, खासकर बिना रखरखाव के। एक उपग्रह की उच्च लागत बिजली के लिए महंगे सौर सेल का उपयोग करना उचित है। तब से, सौर कोशिकाओं की लागत में काफी गिरावट आई है, जिससे सौर ऊर्जा से चलने वाले कैलकुलेटर और सेलफोन चार्जर जैसे सस्ते मोबाइल उपकरण बन गए हैं। बड़े पैमाने पर बिजली उत्पादन के लिए, फोटोवोल्टिक से उत्पादित बिजली के प्रत्येक वाट की लागत कोयले या परमाणु ऊर्जा जैसे विकल्पों की तुलना में अधिक रहती है। सौर कोशिकाओं के लिए घटती लागत की समग्र प्रवृत्ति निकट भविष्य में जारी रहने की संभावना है।

एक कुशल सौर सेल एक अक्षम की तुलना में प्रकाश की एक निश्चित मात्रा से अधिक बिजली पैदा करता है। दक्षता कई कारकों पर निर्भर करती है, जिसमें फोटोवोल्टिक सेल में उपयोग की जाने वाली सामग्री, सेल को कवर करने के लिए उपयोग किया जाने वाला ग्लास और सेल की इलेक्ट्रिकल वायरिंग शामिल है। सुधार, जैसे कि सामग्री जो सूर्य के प्रकाश स्पेक्ट्रम के एक बड़े हिस्से को बिजली में परिवर्तित करती है, ने मौलिक रूप से सौर-सेल दक्षता में वृद्धि की है। भविष्य की प्रगति से प्रकाश से अधिक विद्युत ऊर्जा को कम करते हुए, क्षमता में और वृद्धि होने की संभावना है।

एक पारंपरिक फोटोवोल्टिक सेल सिलिकॉन सामग्री का एक सपाट टुकड़ा होता है, जो कांच में ढका होता है और एक धातु पैनल से जुड़ा होता है; यह प्रभावी है लेकिन बहुत लचीला नहीं है। फोटोवोल्टिक सामग्री में वर्तमान शोध ने कोशिकाओं को विभिन्न सतहों पर चित्रित किया है, जिसमें कागज और प्लास्टिक शीट शामिल हैं। एक अन्य तकनीक कांच पर सामग्री की एक अति पतली फिल्म रखती है, जिसके परिणामस्वरूप एक खिड़की होती है जो प्रकाश को अंदर आने देती है और बिजली पैदा करती है। भविष्य में फोटोवोल्टिक सामग्री में अधिक विविधता से सौर ऊर्जा से चलने वाले घर का पेंट, सड़क का फ़र्श, एक कोट जो आपके सेल फोन को रिचार्ज करता है, और अन्य उन्नत अनुप्रयोगों को जन्म दे सकता है।

नैनोटेक्नोलॉजी में प्रगति, परमाणु और आणविक स्तरों पर भौतिक गुणों का अध्ययन, फोटोवोल्टिक कोशिकाओं में सुधार के लिए काफी संभावनाएं हैं। उदाहरण के लिए, फोटोवोल्टिक सामग्री में सूक्ष्म कणों का आकार प्रकाश के विशिष्ट रंगों को अवशोषित करने की उनकी क्षमता को प्रभावित करता है; अणुओं के आकार और आकार को ठीक करके, वैज्ञानिक उनकी दक्षता बढ़ा सकते हैं। नैनो तकनीक से एक दिन डेस्कटॉप 3डी-प्रिंटर भी बन सकता है जो बहुत ही कम लागत पर परमाणु-सटीक सौर सेल और अन्य उपकरणों का उत्पादन करता है।

हालांकि फोटोवोल्टिक सेल भविष्य के अनुप्रयोगों में बहुत अच्छा वादा करते हैं, वे कुछ कठिन भौतिक सीमाओं के साथ भी संघर्ष करेंगे। उदाहरण के लिए, यह संभावना नहीं है कि पूरी तरह से धूप से चलने वाली यात्री कार में एक विशिष्ट वर्तमान गैस-संचालित मॉडल का प्रदर्शन या उपयोगिता होगी। यद्यपि सूर्य से चलने वाले वाहन प्रतियोगिताओं में चले हैं, ये अधिकांश भाग के लिए अत्यधिक विशिष्ट मिलियन-डॉलर के प्रोटोटाइप हैं जिन्हें धूप वाली रेगिस्तानी परिस्थितियों की आवश्यकता होती है। सीमित कारक पृथ्वी को प्राप्त होने वाला सूर्य का प्रकाश है, जो आदर्श परिस्थितियों में प्रति मीटर 1,000 वाट है। एक कार के लिए सबसे छोटी व्यावहारिक इलेक्ट्रिक मोटर के लिए लगभग 40kW ऊर्जा की आवश्यकता होती है; ४० प्रतिशत दक्षता पर, इसका अर्थ है १०० वर्ग मीटर या १,००० वर्ग फुट क्षेत्र में एक सौर पैनल। दूसरी ओर, एक व्यावहारिक सौर पैनल कभी-कभी उपयोग के लिए एक छोटे से चलने वाले वाहन को शक्ति प्रदान कर सकता है या प्लग-इन हाइब्रिड के लिए ड्राइविंग रेंज का विस्तार कर सकता है। सूरज की रोशनी में सीमित ऊर्जा फोटोवोल्टिक कोशिकाओं पर निर्भर किसी भी वाहन के प्रदर्शन को प्रतिबंधित करती है।