सौर सेल और प्रकाश संश्लेषण की समानताएं

सौर सेल और पौधे दोनों ही सूर्य के प्रकाश से ऊर्जा प्राप्त करते हैं। फोटोवोल्टिक सौर सेल सूर्य के प्रकाश को एकत्र करते हैं और इसे बिजली में बदलते हैं। पौधे के पत्ते सूर्य के प्रकाश को इकट्ठा करते हैं और इसे संग्रहीत रासायनिक ऊर्जा में परिवर्तित करते हैं। सौर सेल और पौधे दोनों एक ही काम कर रहे हैं, लेकिन वे इसे अलग-अलग तरीकों से करते हैं। हालांकि दोनों दृष्टिकोणों में समानताएं हैं। एक प्रकार का सौर सेल यथासंभव प्रकाश संश्लेषण के समान होने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

सूर्य के प्रकाश में ऊर्जा छोटे पार्सल के रूप में आती है जिसे फोटॉन कहा जाता है। प्रत्येक फोटॉन में थोड़ी सी ऊर्जा होती है। नीले फोटॉन की ऊर्जा लाल फोटॉन की ऊर्जा से अधिक होती है। यह महत्वपूर्ण है क्योंकि सौर सेल और पौधे दोनों ही सूर्य के प्रकाश को अवशोषित कर सकते हैं यदि ऊर्जा सही हो। जब कोई पदार्थ सूर्य के प्रकाश को अवशोषित करता है, तो प्रकाश में मौजूद फोटॉन अपनी ऊर्जा को सामग्री में इलेक्ट्रॉनों में स्थानांतरित कर रहे हैं। इलेक्ट्रॉन केवल एक संकीर्ण सीमा में ऊर्जा को अवशोषित कर सकते हैं, इसलिए एक दिया गया इलेक्ट्रॉन केवल प्रकाश स्पेक्ट्रम में विशिष्ट रंगों के फोटॉन से ऊर्जा स्वीकार करने में सक्षम होगा।

फोटोवोल्टिक और प्रकाश संश्लेषक दोनों पौधों को फोटोन को अवशोषित करने के लिए स्थापित किया जाता है। प्रकाश संश्लेषण में, विकास ने क्लोरोफिल का उत्पादन किया है, एक अणु जो सबसे तेज धूप को अवशोषित करेगा। फोटोवोल्टिक के लिए, इंजीनियरों ने ऐसे क्रिस्टल तैयार किए हैं जहां इलेक्ट्रॉन सूर्य के प्रकाश के फोटॉन में निहित ऊर्जा की मात्रा का उपयोग कर सकते हैं। दोनों ही मामलों में, फोटॉन इलेक्ट्रॉनों द्वारा अवशोषित होते हैं, जो अतिरिक्त ऊर्जा लेते हैं। अतिरिक्त ऊर्जा वाले इलेक्ट्रॉन को उत्तेजित इलेक्ट्रॉन या उत्तेजित अवस्था में इलेक्ट्रॉन कहा जाता है।

संयंत्र और सौर कोशिकाओं दोनों को उत्तेजित इलेक्ट्रॉनों को जल्दी से संभालना चाहिए, इससे पहले कि वे अपनी ऊर्जा छोड़ दें और अपने फोटॉन को अवशोषित करने से पहले वापस जहां वे थे। प्रकाश संश्लेषण में, इलेक्ट्रॉन को एक अणु से दूसरे अणु में तब तक ले जाकर समस्या का समाधान किया जाता है जब तक कि वह एक ऐसे अणु में स्थिर न हो जाए जो ऊर्जा को लंबे समय तक संग्रहीत कर सके। फोटोवोल्टिक में उत्तेजित इलेक्ट्रॉनों को एक सर्किट में बंद कर दिया जाता है, जहां वे या तो तुरंत कुछ चलाते हैं या भंडारण के लिए बैटरी में भेज दिए जाते हैं।

एक गैर-मानक प्रकार का फोटोवोल्टिक सेल है जो प्रकाश संश्लेषण के काम करने के तरीके की नकल करने की कोशिश करता है। समान परमाणुओं के क्रिस्टल के माध्यम से जितनी जल्दी हो सके एक इलेक्ट्रॉन को स्थानांतरित करने के बजाय, डाई-संवेदी सौर सेल डाई अणु में ऊर्जा को अवशोषित करता है, फिर उत्तेजित इलेक्ट्रॉन को डाई के निकट स्थित अन्य सामग्री में स्थानांतरित करता है अणु यह इलेक्ट्रॉन को बेकार में अपनी ऊर्जा खोने में सक्षम होने से रोकता है। जब एक सर्किट से जुड़ा होता है, तो इलेक्ट्रॉन अपनी ऊर्जा खोने के बहुत अधिक खतरे के बिना दूसरी सामग्री के माध्यम से अपना रास्ता बनाता है।