A সৌর কোষ এটি এমন একটি যন্ত্র যা সূর্যালোককে সরাসরি বৈদ্যুতিক শক্তিতে রূপান্তরিত করে। এই রূপান্তরটি একটি অর্ধপরিবাহী উপাদান, সাধারণত সিলিকনে, ফটোভোলটাইক প্রভাব ব্যবহার করে অর্জন করা হয়। সৌর কোষগুলি পুনর্নবীকরণযোগ্য শক্তি প্রযুক্তির একটি মূল উপাদান এবং সৌর বিদ্যুৎ ব্যবস্থায় ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়।
নিম্নলিখিত প্রবন্ধটি আপনাকে ইতিহাসের একটি সারসংক্ষেপ দেবে সৌর কোষ উন্নয়ন এবং এখন পর্যন্ত মূল দক্ষতার রেকর্ডগুলি তুলে ধরবে।
সুচিপত্র
সৌর কোষের উন্নয়ন
শ্রেণীবিন্যাস
সৌর কোষের দক্ষতা
বছরের পর বছর ধরে সৌর কোষের জন্য বিশ্ব রেকর্ড
ল্যাব এবং বাণিজ্যিক দক্ষতার মধ্যে পার্থক্য
সৌর কোষ প্রযুক্তির মূল প্রবণতা
মোড়ক উম্মচন
সৌর কোষের উন্নয়ন
ইতিহাস সৌর কোষ ১৮০০ সালের শেষের দিকে, যখন বিজ্ঞানীরা আবিষ্কার করেছিলেন যে আলোর সংস্পর্শে এলে কিছু নির্দিষ্ট পিভি উপকরণ বৈদ্যুতিক প্রবাহ তৈরি করতে পারে। কিন্তু ১৯৫৪ সালের মধ্যেই বেল ল্যাবস প্রথম ব্যবহারিক সিলিকন সৌর কোষ তৈরিতে সফল হয়। ১৯৬০-এর দশকে, মহাকাশযানে শক্তি সরবরাহের জন্য সৌর কোষ ব্যবহার শুরু হয়, যা তাদের প্রযুক্তির আরও উন্নয়নের জন্য উৎসাহিত করে।
১৯৭০-এর দশকে বাণিজ্যিকীকরণ এবং জনপ্রিয়তা শুরু হয়, জ্বালানি সংকটের আবির্ভাবের সাথে সাথে, সৌর কোষগুলি পুনর্নবীকরণযোগ্য শক্তির উৎস হিসাবে আরও বেশি মনোযোগ পায়। প্রযুক্তির অগ্রগতি এবং কম উৎপাদন খরচের ফলে বাণিজ্যিক এবং আবাসিক অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে সৌর কোষগুলি ব্যাপকভাবে ব্যবহার শুরু হয়।
শ্রেণীবিন্যাস
মনোক্রিস্টালাইন সিলিকন সৌর কোষ: এগুলি একটি একক সিলিকন স্ফটিক দিয়ে তৈরি এবং আরও দক্ষ কিন্তু তুলনামূলকভাবে ব্যয়বহুল। এগুলির সাধারণত উচ্চ শক্তি রূপান্তর দক্ষতা এবং দীর্ঘ পরিষেবা জীবন থাকে।
পলিক্রিস্টালাইন সিলিকন সৌর কোষ: একাধিক ছোট সিলিকন স্ফটিক দিয়ে তৈরি, এগুলি মনোক্রিস্টালাইন সিলিকনের তুলনায় কিছুটা কম দক্ষ, তবে খরচও কম।
থিন-ফিল্ম সৌর কোষ: নিরাকার সিলিকন বা অন্যান্য উপকরণ (যেমন, CdTe, CIGS) একটি সাবস্ট্রেটের উপর খুব পাতলা স্তরে আবৃত থাকে। এই কোষগুলি সস্তা, কিন্তু সাধারণত স্ফটিক সিলিকন কোষের তুলনায় কম কার্যকর।
নতুন সৌর কোষ: এর মধ্যে রয়েছে জৈব সৌর কোষ, চ্যালকোজেনাইড সৌর কোষ ইত্যাদি, যা উৎপাদন খরচ কমাতে পারে এবং নতুন প্রয়োগের সম্ভাবনা তৈরি করতে পারে। বিশেষ করে চ্যালকোজেনাইড কোষ নতুন আবিষ্কারের দিকে নিয়ে যেতে পারে।
সৌর কোষের দক্ষতা
সৌর কোষ একটি সৌর কোষ কতটা দক্ষতার সাথে সূর্যালোককে বিদ্যুতে রূপান্তরিত করে তার একটি গুরুত্বপূর্ণ সূচক হলো দক্ষতা। বিশেষ করে, এটি একটি সৌর কোষ দ্বারা উৎপাদিত বৈদ্যুতিক শক্তি এবং সূর্যের বিকিরণ থেকে প্রাপ্ত শক্তির অনুপাত। অন্য কথায়, এটি বর্ণনা করে যে সৌর কোষ দ্বারা শোষিত সৌর শক্তির কতটা দক্ষতার সাথে বৈদ্যুতিক শক্তিতে রূপান্তরিত হয়।
সৌর কোষের দক্ষতার গুরুত্ব
পাওয়ার আউটপুট: দক্ষতা যত বেশি হবে, একই আকারের সৌর কোষ একই আলোর পরিস্থিতিতে তত বেশি বিদ্যুৎ উৎপাদন করতে পারবে।
খরচ কার্যকারিতা: বর্ধিত দক্ষতা সৌর বিদ্যুতের ইউনিট খরচ হ্রাস করে, সৌর বিদ্যুৎকে অর্থনৈতিকভাবে আরও প্রতিযোগিতামূলক করে তোলে।
স্থান ব্যবহার: উচ্চ-দক্ষতাসম্পন্ন সৌর কোষ সীমিত স্থানে আরও বেশি বিদ্যুৎ উৎপাদন করতে পারে, যা বিশেষ করে স্থান-সীমাবদ্ধ অ্যাপ্লিকেশন যেমন ছাদের সৌর সিস্টেম বা ছোট ইনস্টলেশনের জন্য গুরুত্বপূর্ণ।
দক্ষতা বৃদ্ধির প্রক্রিয়া
সৌর কোষের বিকাশকে তিনটি পর্যায়ে ভাগ করা যেতে পারে, যার প্রতিটির নিজস্ব নির্দিষ্ট প্রযুক্তিগত অগ্রগতি রয়েছে:
প্রথম ধাপ: স্ফটিকের মতো সিলিকন সৌর কোষ
প্রথম পর্যায়ে সৌর কোষ মূলত মনোক্রিস্টালাইন এবং পলিক্রিস্টালাইন সিলিকন উপকরণের উপর ভিত্তি করে তৈরি। প্রাথমিকভাবে বাণিজ্যিকীকরণ করা সিলিকন সৌর কোষগুলির দক্ষতা প্রায় 6% ছিল, কিন্তু প্রযুক্তিগত উন্নতির সাথে সাথে, আধুনিক মনোক্রিস্টালাইন সিলিকন কোষগুলি পরীক্ষাগারের পরিস্থিতিতে 22% এরও বেশি দক্ষতা অর্জন করতে সক্ষম হয়েছে।
অর্জন প্রক্রিয়া: সিলিকন বিশুদ্ধতার প্রযুক্তিগত অগ্রগতি, জালির কাঠামোর অপ্টিমাইজেশন, প্রতিফলন হ্রাস, ইলেকট্রোড ডিজাইনের উন্নতি এবং কোষের মধ্যে শক্তির ক্ষতি হ্রাসের কারণে মূলত দক্ষতা বৃদ্ধি পেয়েছে।
দ্বিতীয় পর্যায়: পাতলা ফিল্ম সৌর কোষ
এইগুলো সৌর কোষ এর মধ্যে রয়েছে কপার ইন্ডিয়াম গ্যালিয়াম সেলেনাইড (CIGS), ক্যাডমিয়াম টেলুরিয়াম (CdTe) এবং অ্যামোরফাস সিলিকন সোলার সেল। এই পাতলা ফিল্ম কোষগুলির প্রারম্ভিক দক্ষতা কম, সাধারণত প্রায় 10%, কিন্তু উপকরণ এবং প্রক্রিয়া প্রযুক্তির বিকাশের সাথে সাথে, CIGS এবং CdTe কোষগুলির পরীক্ষাগার দক্ষতা 23% ছাড়িয়ে গেছে।
এটি মূলত পাতলা ফিল্ম উপকরণের আলো শোষণ ক্ষমতা উন্নত করে, বাহক পরিবহন দক্ষতা উন্নত করে এবং কোষের গঠনকে অনুকূল করে অর্জন করা হয়।
তৃতীয় পর্যায়: ক্যালসিয়াম টাইটানাইট সৌর কোষ
ক্যালসিয়াম টাইটানাইট সৌর কোষ সাম্প্রতিক বছরগুলিতে সৌর কোষের দ্রুততম বর্ধনশীল শ্রেণী। ২০০৯ সালে প্রথম প্রতিবেদনের পর থেকে, এর দক্ষতা দ্রুত বৃদ্ধি পেয়ে আজ ৩৩.৯% এরও বেশি হয়েছে।
দক্ষতার দ্রুত বৃদ্ধির জন্য চ্যালকোজেনাইড উপকরণের অনন্য সুবিধাগুলি দায়ী, যেমন উচ্চ আলো শোষণ সহগ, সামঞ্জস্যযোগ্য ব্যান্ডগ্যাপ এবং সহজ তৈরির প্রক্রিয়া।
বছরের পর বছর ধরে সৌর কোষের জন্য বিশ্ব রেকর্ড
বিকাশের নবজাতক পর্যায় (২০০৯~২০১২)
২০০৯, শক্তি রূপান্তর দক্ষতা ৩.৫%: জাপানি বিজ্ঞানী মিয়াসাকা রঞ্জক-সংবেদনশীল সৌর কোষের জন্য চ্যালকোজেনাইড উপাদানকে আলো-শোষণকারী উপাদান হিসেবে ব্যবহার করেছিলেন, কিন্তু উপাদানটি অস্থির ছিল এবং কয়েক মিনিট পরে ব্যর্থ হয়েছিল।
২০০৯, শক্তি রূপান্তর দক্ষতা ৩.৫%: দক্ষিণ কোরিয়ার সুংকিয়ুনকোয়ান বিশ্ববিদ্যালয়ের নাম-গিউ পার্ক, চ্যালকোজেনাইড সৌর কোষের প্রযুক্তি উন্নত করেছে, যার ফলে আলোক-তড়িৎ রূপান্তর দক্ষতা নাটকীয়ভাবে বৃদ্ধি পেয়েছে, কিন্তু তরল ইলেক্ট্রোলাইট এখনও ব্যবহারের কারণে উপাদানটি এখনও অস্থির, এবং কয়েক মিনিট পরে দক্ষতা ৮০% কমে গেছে।
২০০৯, শক্তি রূপান্তর দক্ষতা ৩.৫%: অক্সফোর্ড বিশ্ববিদ্যালয়ের হেনরি স্নাইথের দল পরিবহন উপাদান স্পিরো-ওমেটা প্রবর্তন করে, চ্যালকোজেনাইড কোষের কঠিন অবস্থা উপলব্ধি করে, রূপান্তর দক্ষতা আরও উন্নত করে এবং ফটোভোলটাইক কর্মক্ষমতা 500 ঘন্টা পরে স্পষ্টতই ক্ষয়প্রাপ্ত হয় না, চমৎকার স্থিতিশীলতা কর্মক্ষমতা প্রদর্শন করে।
প্রাথমিক উন্নয়ন পর্যায় (২০১২~২০১৫)
2012 ইন, অক্সফোর্ড বিশ্ববিদ্যালয়ের হেনরি স্নাইথ কোষে TiO2 কে অ্যালুমিনিয়াম (A1203) দিয়ে প্রতিস্থাপন করেন, এবং তারপর থেকে ক্যালসাইট কোষে কেবল আলোর একটি শোষণকারী স্তরই নয়, বরং বৈদ্যুতিক চার্জ স্থানান্তরের জন্য একটি অর্ধপরিবাহী উপাদান হিসেবেও কাজ করে।
2013 ইন, চ্যালকোজেনাইডকে বিজ্ঞান ২০১৩ সালে শীর্ষ ১০টি বৈজ্ঞানিক সাফল্যের মধ্যে একটি হিসেবে নির্বাচিত করা হয়েছিল।
২০১৫ সালে, শক্তি রূপান্তর দক্ষতা ১৫%: চীন, জাপান এবং সুইজারল্যান্ড বৃহৎ-ক্ষেত্রফল (১ CM1-এর বেশি কর্মক্ষেত্র) চ্যালকোজেনাইড সৌর কোষ তৈরিতে সহযোগিতা করেছে, যা আন্তর্জাতিক কর্তৃপক্ষ দ্বারা প্রত্যয়িত।
দ্রুত উন্নয়ন পর্যায় (২০১৬-বর্তমান)
২০০৯, শক্তি রূপান্তর দক্ষতা ৩.৫%: লুসানের সুইস ফেডারেল ইনস্টিটিউট অফ টেকনোলজির অধ্যাপক গ্র্যাটজেলের দল প্রত্যয়িত দক্ষতা ১৯.৬% এ বৃদ্ধি করেছে।
২০০৯, শক্তি রূপান্তর দক্ষতা ৩.৫%: চাইনিজ একাডেমি অফ সায়েন্সেসের সেমিকন্ডাক্টর রিসার্চ ইনস্টিটিউট চ্যালকোজেনাইড পৃষ্ঠের ত্রুটিগুলির জৈব লবণ নিষ্ক্রিয়করণের প্রস্তাব করেছে, যা রূপান্তর দক্ষতাকে ধারাবাহিকভাবে ২৩.৩% এবং ২৩.৭% এ বৃদ্ধি করেছে।
২০০৯, শক্তি রূপান্তর দক্ষতা ৩.৫%: হেলমহোল্টজ সেন্টার বার্লিন (HZB) ২৯.৮% চ্যালকোজেনাইড ট্যান্ডেম ব্যাটারি রূপান্তর দক্ষতা তৈরি করেছে, যা হেটেরোজেনাস জংশন (HJT), TOPCon এবং অন্যান্য স্ফটিক সিলিকন প্রযুক্তির দক্ষতা সীমা অতিক্রম করেছে।
২০২২ সালে, শক্তি রূপান্তর দক্ষতা ৩১.৩%: ইকোল পলিটেকনিক ফেডারেল ডি লাউসান (EPFL) এবং সুইস সেন্টার ফর ইলেকট্রনিক্স অ্যান্ড মাইক্রোটেকনোলজি (CSEM) ৩১.৩% রূপান্তর দক্ষতা সহ চ্যালকোজেনাইড-সিলিকন স্ট্যাকড ফটোভোলটাইক কোষ তৈরি করেছে।
২০০৯, শক্তি রূপান্তর দক্ষতা ৩.৫%: চীনের লংগি গ্রিন এনার্জি টেকনোলজি কোং দ্বারা স্বাধীনভাবে তৈরি স্ফটিকের মতো সিলিকন-ক্যালসাইট স্ট্যাকড সেলের দক্ষতা ৩৩.৯% এ পৌঁছেছে, যা একক-জংশন কোষের জন্য শকলি-কোয়েথার (SQ) এর তাত্ত্বিক দক্ষতা সীমা ৩৩.৭% ছাড়িয়ে গেছে।
ল্যাব এবং বাণিজ্যিক দক্ষতার মধ্যে পার্থক্য
সৌর কোষের কর্মক্ষমতা মূল্যায়নের জন্য ল্যাবরেটরি দক্ষতা এবং বাণিজ্যিকীকরণ দক্ষতা দুটি ভিন্ন মেট্রিক্স, এবং তাদের মধ্যে কিছু মূল পার্থক্য রয়েছে:
পরীক্ষাগার দক্ষতা
সংজ্ঞা:
ল্যাবরেটরির দক্ষতা হলো সর্বোচ্চ দক্ষতা সৌর কোষ আদর্শ পরীক্ষাগার অবস্থার অধীনে পরিমাপ করা হয়। এতে সাধারণত স্ট্যান্ডার্ড পরীক্ষার অবস্থা (STC) জড়িত থাকে যেমন একটি নির্দিষ্ট আলোর তীব্রতা (1000 ওয়াট/বর্গমিটার), একটি নির্দিষ্ট বর্ণালী বিতরণ এবং একটি নির্দিষ্ট তাপমাত্রা (সাধারণত 25°C)।
বৈশিষ্ট্য:
ল্যাবরেটরির দক্ষতা সাধারণত কোষের কর্মক্ষমতা সর্বাধিক করার জন্য নির্ধারিত অনুকূলিত পরীক্ষার অবস্থার অধীনে পরিমাপ করা হয়।
এই ধরনের দক্ষতা সাধারণত একটি সম্পূর্ণ সৌর প্যানেল বা সিস্টেমের পরিবর্তে পৃথক কোষ বা ছোট কোষের নমুনার জন্য পরিমাপ করা হয়।
ল্যাবরেটরির দক্ষতা সৌর কোষের প্রযুক্তিগত সম্ভাবনার ঊর্ধ্ব সীমা প্রতিফলিত করে।
বাণিজ্যিকীকরণ দক্ষতা
সংজ্ঞা:
বাণিজ্যিকীকরণ দক্ষতা হল গড় দক্ষতা সৌর কোষ অথবা সৌর প্যানেল যা আসলে তৈরি করা হয় এবং বাজারে ব্যবহারের জন্য ব্যবহার করা হয়। এটি হল সৌর কোষ সিস্টেম ক্রয় এবং ব্যবহার করার সময় গ্রাহকরা যে স্তরের কর্মক্ষমতা আশা করতে পারেন।
বৈশিষ্ট্য:
বাণিজ্যিকীকরণ দক্ষতা সাধারণত পরীক্ষাগার দক্ষতার তুলনায় কম হয় কারণ এটিকে ব্যাপক উৎপাদন প্রক্রিয়ায় বিভিন্ন ব্যবহারিক কারণ যেমন উপাদানের বৈচিত্র্য, উৎপাদন সহনশীলতা এবং দীর্ঘমেয়াদী নির্ভরযোগ্যতা বিবেচনা করতে হয়।
এই দক্ষতা প্রকৃত অপারেটিং অবস্থার কাছাকাছি পরিস্থিতিতে পরিমাপ করা হয়, যার মধ্যে রয়েছে বিভিন্ন তাপমাত্রা, আলোর অবস্থা এবং সম্ভাব্য ছায়া।
বাণিজ্যিকীকরণের দক্ষতা দৈনন্দিন ব্যবহারের ক্ষেত্রে সৌর কোষের প্রকৃত কর্মক্ষমতার প্রতিফলন ঘটায়।
পার্থক্য
দক্ষতা: ল্যাবরেটরির দক্ষতা সাধারণত বাণিজ্যিক দক্ষতার চেয়ে বেশি হয় কারণ এটি আদর্শ পরিস্থিতিতে পাওয়া যায়।
আবেদন: নতুন প্রযুক্তিগত অগ্রগতি প্রচারের জন্য গবেষণা ও উন্নয়নে ল্যাবরেটরির দক্ষতা বেশি ব্যবহৃত হয়; অন্যদিকে বাণিজ্যিকীকরণ দক্ষতা প্রকৃত পণ্যের কর্মক্ষমতা এবং বাজার প্রতিযোগিতার উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করে।
খরচ: যখন বাণিজ্যিকীকরণ দক্ষতা অর্জন করা হয়, তখন উৎপাদন খরচ এবং বৃহৎ আকারের উৎপাদনের সম্ভাব্যতাও বিবেচনা করা প্রয়োজন, যা সাধারণত পরীক্ষাগারের দক্ষতা নির্ধারণে একটি প্রধান বিবেচ্য বিষয় নয়।
সৌর কোষ প্রযুক্তির মূল প্রবণতা
ভবিষ্যতের সাফল্য সৌর কোষ প্রযুক্তি দক্ষতা উন্নত করা, খরচ কমানো, স্থায়িত্ব বৃদ্ধি করা এবং বিভিন্ন অ্যাপ্লিকেশনের চাহিদার সাথে খাপ খাইয়ে নেওয়ার উপর কেন্দ্রীভূত। এই প্রবণতাগুলির উপর একটি বিশদ দৃষ্টিভঙ্গি নিম্নরূপ:
শক্তি রূপান্তর দক্ষতা বৃদ্ধি
মাল্টি-জংশন সোলার সেল: বিভিন্ন ব্যান্ডগ্যাপের সাথে সেমিকন্ডাক্টর উপকরণগুলিকে স্ট্যাক করে, মাল্টি-জংশন সোলার সেলগুলি সূর্যালোকের বৃহত্তর ব্যান্ড শোষণ করতে পারে, যার ফলে সামগ্রিক দক্ষতা উন্নত হয়। ভবিষ্যতে আরও ট্রিপল-জংশন এবং এমনকি কোয়াড্রাপল-জংশন সোলার সেল দেখা যেতে পারে।
চ্যালকোজেনাইড এবং সিলিকনের সংমিশ্রণ: প্রচলিত সিলিকন কোষের সাথে চ্যালকোজেনাইড সৌর কোষের সংমিশ্রণে হাইব্রিড বা স্ট্যাকড সৌর কোষ তৈরি করা উচ্চ দক্ষতা এবং উন্নত বর্ণালী প্রতিক্রিয়া প্রদান করতে পারে।
খরচ কমানো এবং স্থায়িত্ব উন্নত করা
স্কেল আপ উত্পাদন: প্রযুক্তির পরিপক্কতা এবং উৎপাদন বৃদ্ধির সাথে সাথে সৌর কোষ তৈরির খরচ আরও কমবে বলে আশা করা হচ্ছে।
নবায়নযোগ্য উপকরণ: আরও পরিবেশবান্ধব, পুনর্ব্যবহারযোগ্য উপকরণের গবেষণা ও উন্নয়ন এবং বিরল ও বিষাক্ত পদার্থের উপর নির্ভরতা হ্রাস সৌর কোষের পরিবেশগত স্থায়িত্ব উন্নত করতে সাহায্য করবে।
উন্নত স্থায়িত্ব এবং নির্ভরযোগ্যতা
দীর্ঘমেয়াদী স্থিতিশীলতা উন্নত করুন: গবেষকরা বিভিন্ন পরিবেশগত পরিস্থিতির সাথে মানিয়ে নিতে এবং তাদের আয়ুষ্কাল বাড়ানোর জন্য সৌর কোষগুলির দীর্ঘমেয়াদী স্থিতিশীলতা এবং আবহাওয়া প্রতিরোধ ক্ষমতা উন্নত করার লক্ষ্য রাখেন।
স্ব-নিরাময় উপকরণ: দীর্ঘমেয়াদী উচ্চ দক্ষতা বজায় রাখার জন্য ছোটখাটো ক্ষতি নিজে নিজে মেরামত করতে পারে এমন সৌর কোষের উপকরণ তৈরি করুন।
মোড়ক উম্মচন
এর দক্ষতা বৃদ্ধি সৌর কোষ বিশেষ করে চ্যালকোজেনাইড কোষের ব্যবহারিক ব্যবহারের মাধ্যমে, যা এই ক্ষেত্রে নতুন প্রাণশক্তি আনবে, দ্রুতগতিতে প্রবেশ করেছে। সৌর কোষের দক্ষতার ক্রমাগত উন্নতি সৌর প্রযুক্তির বিকাশ এবং বাজারে গ্রহণের একটি মূল কারণ।
উপকরণ বিজ্ঞানের উদ্ভাবন, উন্নত কোষ নকশা এবং উৎপাদন প্রযুক্তিতে অগ্রগতির মাধ্যমে, সৌর কোষগুলি আরও দক্ষ, সাশ্রয়ী এবং নির্ভরযোগ্য হয়ে উঠছে। দক্ষতার আরও উন্নতি এবং নতুন প্রযুক্তির প্রয়োগের মাধ্যমে, আমরা আশা করতে পারি যে তারা বাড়ি এবং ব্যবসার জন্য আরও নির্ভরযোগ্য এবং সাশ্রয়ী শক্তি সমাধান প্রদান করবে।
শেষ পর্যন্ত, যাও Chovm.com নবায়নযোগ্য শক্তির বিভিন্ন প্রবণতা অন্বেষণ করতে এবং গৃহ ও ব্যবসায়িক ব্যবহারের জন্য সৌর কোষ সহ পণ্য অফারগুলির একটি তালিকা ব্রাউজ করতে।
