ఫోటోవోటాయిక్స్ అంటే ఏమిటి?

పైన ఉన్న రేఖాచిత్రం ప్రాథమిక ఫోటోవోల్టాయిక్ సెల్ యొక్క ఆపరేషన్‌ను వివరిస్తుంది, దీనిని సౌర ఘటం అని కూడా పిలుస్తారు. సౌర ఘటాలు మైక్రోఎలక్ట్రానిక్స్ పరిశ్రమలో ఉపయోగించే సిలికాన్ వంటి అదే రకమైన సెమీకండక్టర్ పదార్థాలతో తయారు చేయబడ్డాయి. సౌర ఘటాల కోసం, ఒక సన్నని సెమీకండక్టర్ పొర ప్రత్యేకంగా విద్యుత్ క్షేత్రాన్ని ఏర్పరుస్తుంది, ఒక వైపు సానుకూలంగా మరియు మరొక వైపు ప్రతికూలంగా ఉంటుంది. కాంతి శక్తి సౌర ఘటాన్ని తాకినప్పుడు, సెమీకండక్టర్ పదార్థంలోని అణువుల నుండి ఎలక్ట్రాన్లు వదులుగా పడతాయి. ఎలక్ట్రికల్ కండక్టర్లు సానుకూల మరియు ప్రతికూల భుజాలకు జోడించబడి, ఎలక్ట్రికల్ సర్క్యూట్‌ను ఏర్పరుచుకుంటే, ఎలక్ట్రాన్‌లను విద్యుత్ ప్రవాహం రూపంలో సంగ్రహించవచ్చు -- అంటే విద్యుత్. ఈ విద్యుత్‌ను లైట్ లేదా సాధనం వంటి లోడ్‌కు శక్తినివ్వడానికి ఉపయోగించవచ్చు.

అనేక సౌర ఘటాలు ఒకదానికొకటి విద్యుత్తుతో అనుసంధానించబడి, మద్దతు నిర్మాణం లేదా ఫ్రేమ్‌లో అమర్చబడితే ఫోటోవోల్టాయిక్ మాడ్యూల్ అంటారు. మాడ్యూల్స్ సాధారణ 12 వోల్ట్ల వ్యవస్థ వంటి నిర్దిష్ట వోల్టేజ్ వద్ద విద్యుత్ సరఫరా చేయడానికి రూపొందించబడ్డాయి. ఉత్పత్తి చేయబడిన కరెంట్ మాడ్యూల్‌ను ఎంత కాంతిని తాకుతుందనే దానిపై నేరుగా ఆధారపడి ఉంటుంది.

నేటి అత్యంత సాధారణ PV పరికరాలు PV సెల్ వంటి సెమీకండక్టర్‌లో విద్యుత్ క్షేత్రాన్ని సృష్టించడానికి ఒకే జంక్షన్ లేదా ఇంటర్‌ఫేస్‌ను ఉపయోగిస్తాయి. ఒకే-జంక్షన్ PV సెల్‌లో, సెల్ మెటీరియల్ యొక్క బ్యాండ్ గ్యాప్‌కు సమానమైన లేదా అంతకంటే ఎక్కువ శక్తి ఉన్న ఫోటాన్‌లు మాత్రమే ఎలక్ట్రిక్ సర్క్యూట్ కోసం ఎలక్ట్రాన్‌ను విడిపించగలవు. మరో మాటలో చెప్పాలంటే, సింగిల్-జంక్షన్ కణాల కాంతివిపీడన ప్రతిస్పందన సూర్యుని స్పెక్ట్రం యొక్క భాగానికి పరిమితం చేయబడింది, దీని శక్తి శోషక పదార్థం యొక్క బ్యాండ్ గ్యాప్ కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది మరియు తక్కువ-శక్తి ఫోటాన్లు ఉపయోగించబడవు.

ఈ పరిమితిని అధిగమించడానికి ఒక మార్గం ఏమిటంటే, వోల్టేజ్‌ను ఉత్పత్తి చేయడానికి ఒకటి కంటే ఎక్కువ బ్యాండ్ గ్యాప్ మరియు ఒకటి కంటే ఎక్కువ జంక్షన్‌లతో రెండు (లేదా అంతకంటే ఎక్కువ) వేర్వేరు సెల్‌లను ఉపయోగించడం. వీటిని "మల్టీజంక్షన్" కణాలుగా సూచిస్తారు (దీనిని "క్యాస్కేడ్" లేదా "టాండమ్" సెల్స్ అని కూడా అంటారు). మల్టీజంక్షన్ పరికరాలు అధిక మొత్తం మార్పిడి సామర్థ్యాన్ని సాధించగలవు ఎందుకంటే అవి కాంతి యొక్క ఎక్కువ శక్తి వర్ణపటాన్ని విద్యుత్‌గా మార్చగలవు.

దిగువ చూపినట్లుగా, మల్టీజంక్షన్ పరికరం అనేది బ్యాండ్ గ్యాప్ (ఉదా) అవరోహణ క్రమంలో వ్యక్తిగత సింగిల్-జంక్షన్ కణాల స్టాక్. ఎగువ కణం అధిక-శక్తి ఫోటాన్‌లను సంగ్రహిస్తుంది మరియు దిగువ-బ్యాండ్-గ్యాప్ కణాల ద్వారా గ్రహించబడేలా మిగిలిన ఫోటాన్‌లను పంపుతుంది.