सौर सेल दक्षता की गणना

जब आप समुद्र तट पर बैठते हैं, तो जो नीला आकाश आप देखते हैं, जो गर्माहट आप महसूस करते हैं और जो तरंगें आप सुनते हैं, उनका स्रोत सूर्य के प्रकाश की ऊर्जा में होता है। फोटोवोल्टिक सौर सेल सूर्य के प्रकाश में ऊर्जा को एक सुखद छुट्टी के दिन के अलावा किसी अन्य चीज़ में परिवर्तित करने का एक तरीका है। सौर सेल सूर्य के प्रकाश में ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करते हैं। सौर सेल की दक्षता उसके द्वारा उत्पादित विद्युत ऊर्जा की मात्रा का उस पर प्रहार करने वाली सौर ऊर्जा की मात्रा का अनुपात है।

किसी भी प्रक्रिया की दक्षता इस बात का माप है कि प्रक्रिया कितनी अच्छी तरह काम करती है। यानी आउटपुट प्राप्त करने के लिए आपको कितना प्रयास करने की आवश्यकता है। कभी-कभी दक्षता को मापना मुश्किल होता है, लेकिन सौर कोशिकाओं के लिए, यह अपेक्षाकृत आसान है। सोलर सेल का इनपुट सूरज की रोशनी है और आउटपुट बिजली है। अधिक विशेष रूप से, इनपुट सूर्य के प्रकाश से ऊर्जा है, और आउटपुट इलेक्ट्रॉनों में ऊर्जा है।

मौलिक स्तर पर, प्रकाश में ऊर्जा के छोटे-छोटे पैकेट होते हैं जिन्हें फोटॉन कहा जाता है। दिन के किसी भी समय, अरबों फोटॉन सौर सेल के साथ परस्पर क्रिया करते हैं। वे फोटॉन अपने रंग के आधार पर अलग-अलग मात्रा में ऊर्जा ले जाते हैं। कुछ फोटॉन सौर सेल से परावर्तित होते हैं, कुछ इससे गुजरते हैं और कुछ अवशोषित होते हैं। किसी दिए गए फोटॉन का भाग्य उसकी ऊर्जा पर निर्भर करता है - या, इसके बराबर, उसका रंग। निश्चित रूप से किसी एक विशिष्ट फोटॉन के व्यवहार की भविष्यवाणी करना असंभव है, लेकिन बातचीत की संभावना की गणना करना संभव है।

अधिकांश सौर सेल अर्धचालक से बने होते हैं। अर्धचालकों की विशेषताओं में से एक ऊर्जा संरचनाएं हैं जिन्हें "बैंडगैप" कहा जाता है। बैंडगैप के निचले हिस्से में इलेक्ट्रॉनों को जगह में फंसाया जाता है, जबकि इलेक्ट्रॉनों को मिलता है बैंडगैप के उच्च पक्ष में ऊर्जा को बढ़ावा देने के लिए स्वतंत्र हैं - जिसमें अर्धचालक से पूरी तरह से बाहर निकलने और खुद को बिजली में उपयोगी बनाने के लिए स्वतंत्र होना शामिल है। सर्किट सौर सेल में बैंडगैप के आकार के करीब ऊर्जा ले जाने वाले फोटॉन के अवशोषित होने की सबसे अधिक संभावना होती है। दक्षता की गणना करने के लिए आपको प्रत्येक फोटॉन की ऊर्जा को अवशोषित होने की संभावना और सौर सेल से विद्युत सर्किट में इसे बनाने की संभावना से गुणा करने की आवश्यकता होती है। यह काफी जटिल गणना है।

पहले सिद्धांतों से दक्षता की गणना करना बोझिल है, लेकिन अगर आपके पास सही माप उपकरण हैं तो आप गणना को और आसानी से कर सकते हैं। रेडियोमीटर से आप सूरज की रोशनी में बिजली के घनत्व को माप सकते हैं। सौर सेल के क्षेत्र से शक्ति घनत्व को गुणा करने से सौर सेल में आने वाली सौर ऊर्जा का एक माप मिलता है। आप एक चर रोकनेवाला, एक वर्तमान सेंसर और एक वोल्टेज सेंसर के साथ एक सर्किट संलग्न करके अगला कदम उठाते हैं। विद्युत शक्ति वर्तमान और वोल्टेज का उत्पाद है, और यह सौर सेल द्वारा चलाए जा रहे भार की मात्रा के आधार पर बदलता है। तो आप प्रतिरोध को बदलते हैं, हर कदम पर शक्ति की गणना करते हैं, और अधिकतम शक्ति बिंदु पाते हैं। सौर ऊर्जा इनपुट द्वारा अधिकतम विद्युत शक्ति उत्पादन को विभाजित करें और आपके पास सौर सेल दक्षता है।