سولر سیل کی افادیت کے لیے آپ کی جاننا ضروری گائیڈ

A شمسی سیل ایک ایسا آلہ ہے جو سورج کی روشنی کو براہ راست برقی توانائی میں تبدیل کرتا ہے۔ یہ تبدیلی سیمی کنڈکٹر مواد، عام طور پر سلکان میں فوٹو وولٹک اثر کو استعمال کرکے حاصل کی جاتی ہے۔ شمسی خلیات قابل تجدید توانائی کی ٹیکنالوجیز کا ایک اہم جزو ہیں اور شمسی توانائی کے نظام میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوتے ہیں۔ 

مندرجہ ذیل مضمون آپ کی تاریخ کا ایک جائزہ دے گا شمسی سیل ترقی اور آج تک کے اہم کارکردگی کے ریکارڈ کو اجاگر کرے گا۔

کی میز کے مندرجات
شمسی خلیوں کی ترقی
کی درجہ بندی
شمسی توانائی سے سیل کی کارکردگی
سالوں میں شمسی خلیوں کے لئے عالمی ریکارڈ
لیب اور تجارتی کارکردگی کے درمیان فرق
سولر سیل ٹیکنالوجی میں کلیدی رجحانات
اپ ریپنگ

شمسی خلیوں کی ترقی

کی تاریخ شمسی خلیات 1800 کی دہائی کے اواخر کا ہے، جب سائنسدانوں نے دریافت کیا کہ روشنی کے سامنے آنے پر بعض PV مواد برقی رو پیدا کر سکتے ہیں۔ لیکن یہ 1954 تک نہیں تھا کہ بیل لیبز نے کامیابی کے ساتھ پہلا عملی سلکان سولر سیل تیار کیا۔ 1960 کی دہائی میں، خلائی جہاز میں توانائی کی فراہمی کے لیے شمسی خلیوں کا استعمال شروع ہوا، جس سے ان کی ٹیکنالوجی کی مزید ترقی ہوئی۔ 

تجارتی اور مقبولیت کا آغاز 1970 کی دہائی میں ہوا، توانائی کے بحران کے ظہور کے ساتھ، شمسی خلیوں کو قابل تجدید توانائی کے ذریعہ کے طور پر زیادہ توجہ ملی۔ ٹیکنالوجی میں پیشرفت اور کم پیداواری لاگت نے شمسی خلیوں کو تجارتی اور رہائشی ایپلی کیشنز میں بڑے پیمانے پر استعمال کرنے کی اجازت دی۔

کی درجہ بندی

مونوکرسٹل لائن سلکان شمسی خلیات: وہ ایک ہی سلکان کرسٹل سے بنے ہیں اور زیادہ موثر لیکن نسبتاً مہنگے ہیں۔ ان میں عام طور پر توانائی کے تبادلوں کی اعلی کارکردگی اور طویل خدمت زندگی ہوتی ہے۔

پولی کرسٹل لائن سلکان شمسی خلیات: ایک سے زیادہ چھوٹے سلیکون کرسٹل سے بنائے گئے، وہ مونو کرسٹل لائن سلکان کے مقابلے میں قدرے کم موثر ہیں، لیکن اس کی قیمت کم ہے۔

پتلی فلم شمسی خلیات: بے ساختہ سلکان یا دیگر مواد (مثال کے طور پر، CdTe، CIGS) سبسٹریٹ پر بہت پتلی تہوں میں ڈھکے ہوئے ہیں۔ یہ خلیے سستے ہیں، لیکن عام طور پر کرسٹل لائن سلکان سیلز سے کم موثر ہوتے ہیں۔

نئی شمسی خلیات: ان میں نامیاتی شمسی خلیات، چالکوجینائیڈ سولر سیل وغیرہ شامل ہیں، جو کم پیداواری لاگت اور نئے اطلاق کے امکانات پیش کر سکتے ہیں۔ Chalcogenide خلیات، خاص طور پر، نئی کامیابیوں کا باعث بن سکتے ہیں۔

شمسی توانائی سے سیل کی کارکردگی

شمسی سیل کارکردگی اس بات کا ایک کلیدی میٹرک ہے کہ شمسی سیل کتنی مؤثر طریقے سے سورج کی روشنی کو بجلی میں تبدیل کرتا ہے۔ خاص طور پر، یہ شمسی سیل کی طرف سے پیدا ہونے والی برقی طاقت کا تناسب ہے جو اسے سورج کی تابکاری سے حاصل ہوتی ہے۔ دوسرے لفظوں میں، یہ بتاتا ہے کہ سولر سیل کے ذریعے جذب ہونے والی شمسی توانائی کا کتنا حصہ موثر طریقے سے برقی توانائی میں تبدیل ہوتا ہے۔

شمسی سیل کی کارکردگی کی اہمیت

توانائی کا اخراج: کارکردگی جتنی زیادہ ہوگی، اتنی ہی زیادہ بجلی ایک ہی سائز کا سولر سیل ایک ہی روشنی کے حالات میں پیدا کر سکتا ہے۔

قیمت تاثیر: کارکردگی میں اضافہ شمسی بجلی کی یونٹ لاگت کو کم کرتا ہے، جس سے شمسی توانائی اقتصادی طور پر زیادہ مسابقتی بنتی ہے۔

خلائی استعمال: اعلی کارکردگی والے شمسی خلیات محدود جگہ میں زیادہ بجلی پیدا کر سکتے ہیں، جو کہ خاص طور پر خلائی محدود ایپلی کیشنز جیسے چھت کے شمسی نظام یا چھوٹی تنصیبات کے لیے اہم ہے۔

کارکردگی میں بہتری کا عمل

شمسی خلیوں کی نشوونما کو تین مراحل میں تقسیم کیا جا سکتا ہے، جن میں سے ہر ایک کی اپنی مخصوص تکنیکی کامیابیاں ہیں:

مرحلہ I: کرسٹل لائن سلکان سولر سیل

کا پہلا مرحلہ شمسی خلیات بنیادی طور پر monocrystalline اور polycrystalline سلکان مواد پر مبنی ہے. ابتدائی کمرشلائزڈ سلیکون سولر سیلز کی افادیت تقریباً 6% تھی، لیکن تکنیکی بہتری کے ساتھ، جدید مونو کرسٹل لائن سلکان سیل لیبارٹری کے حالات میں 22% سے زیادہ کی افادیت تک پہنچنے میں کامیاب ہو گئے ہیں۔

کامیابی کا عمل: کارکردگی میں اضافہ بنیادی طور پر سلیکون پیوریٹی میں تکنیکی ترقی، جالی کے ڈھانچے کی اصلاح، عکاسی میں کمی، الیکٹروڈ ڈیزائن میں بہتری، اور سیل کے اندر توانائی کے نقصان میں کمی کی وجہ سے ہے۔

مرحلہ II: پتلی فلم شمسی خلیات

یہ شمسی خلیات کاپر انڈیم گیلیم سیلینائیڈ (سی آئی جی ایس)، کیڈمیم ٹیلوریم (سی ڈی ٹی ای) اور بے ساختہ سلکان سولر سیلز شامل ہیں۔ ان پتلے فلمی خلیوں کی ابتدائی کارکردگی کم ہے، عام طور پر تقریباً 10%، لیکن مواد اور پروسیس ٹیکنالوجی کی ترقی کے ساتھ، CIGS اور CdTe خلیوں کی لیبارٹری کی کارکردگی 23% سے تجاوز کر گئی ہے۔

یہ بنیادی طور پر پتلی فلمی مواد کی روشنی جذب کرنے کی صلاحیت کو بہتر بنا کر، کیریئر ٹرانسپورٹ کی کارکردگی کو بہتر بنا کر اور سیل کی ساخت کو بہتر بنا کر حاصل کیا جاتا ہے۔

مرحلہ III: کیلشیم ٹائٹنائٹ سولر سیل

کیلشیم ٹائٹنائٹ شمسی خلیات حالیہ برسوں میں شمسی خلیوں کی سب سے تیزی سے بڑھتی ہوئی کلاس ہے۔ 2009 میں اس کی پہلی رپورٹ کے بعد سے، اس کی کارکردگی تیزی سے ابتدائی 3.8% سے بڑھ کر آج 33.9% سے زیادہ ہو گئی ہے۔

کارکردگی میں تیزی سے اضافے کی وجہ چالکوجینائیڈ مواد کے انوکھے فوائد ہیں، جیسے ہائی لائٹ جذب کرنے والے گتانک، ایڈجسٹ بینڈ گیپس اور سادہ ساختی عمل۔

سالوں میں شمسی خلیوں کے لئے عالمی ریکارڈ

ترقی کا ابتدائی مرحلہ (2009-2012)

2009، توانائی کی تبدیلی کی کارکردگی 3.5%: جاپانی سائنسدان میاساکا نے ڈائی سنسیٹائزڈ سولر سیلز کے لیے چلکوجینائیڈ مواد کو روشنی کو جذب کرنے والے مواد کے طور پر استعمال کیا، لیکن یہ مواد غیر مستحکم تھا اور چند منٹوں کے بعد ناکام ہوگیا۔

2011، توانائی کی تبدیلی کی کارکردگی 6.5%: Nam-Gyu Park، Sungkyunkwan University، South Korea نے chalcogenide سولر سیلز کی ٹیکنالوجی کو بہتر کیا، جس سے فوٹو الیکٹرک کنورژن کی کارکردگی میں ڈرامائی طور پر اضافہ ہوا، لیکن مائع الیکٹرولائٹ اب بھی استعمال ہونے کی وجہ سے مواد ابھی تک غیر مستحکم ہے، اور کچھ منٹوں کے بعد اس کی کارکردگی میں 80% کمی واقع ہو گئی۔

2012، توانائی کی تبدیلی کی کارکردگی 10%: آکسفورڈ یونیورسٹی ہنری سنیتھ کے گروپ نے ٹرانسپورٹ میٹریل اسپیرو-اومیٹا متعارف کرایا، چالکوجنائیڈ سیل کی ٹھوس حالت کو محسوس کیا، تبادلوں کی کارکردگی کو مزید بہتر کیا اور فوٹو وولٹک کارکردگی 500 گھنٹے کے بعد واضح طور پر زوال پذیر نہیں ہوئی، بہترین استحکام کی کارکردگی کا مظاہرہ کیا۔

ابتدائی ترقی کا مرحلہ (2012~2015)

2012 میں، آکسفورڈ یونیورسٹی کے ہنری سنیتھ نے سیل میں TiO2 کو ایلومینیم (A1203) سے تبدیل کیا، اور اس کے بعد سے کیلسائٹ نہ صرف سیل میں روشنی کی جذب کرنے والی تہہ رہی ہے، بلکہ برقی چارج کی منتقلی کے لیے ایک سیمی کنڈکٹر مواد کے طور پر بھی کام کرتی ہے۔

2013 میں، chalcogenide کو سائنس 10 میں سرفہرست 2013 سائنسی کامیابیوں میں سے ایک کے طور پر منتخب کیا گیا تھا۔

2015 میں، 15٪ کی توانائی کی تبدیلی کی کارکردگی: چین، جاپان اور سوئٹزرلینڈ نے بڑے رقبہ (1 CM2 سے زیادہ کام کرنے کا علاقہ) چالکوجینائیڈ سولر سیل بنانے کے لیے تعاون کیا، جن کی تصدیق بین الاقوامی حکام نے کی تھی۔

تیزی سے ترقی کا مرحلہ (2016 تا حال)

2016، توانائی کی تبدیلی کی کارکردگی 19.6%: لوزان میں سوئس فیڈرل انسٹی ٹیوٹ آف ٹیکنالوجی میں پروفیسر گریٹزل کے گروپ نے تصدیق شدہ کارکردگی کو 19.6 فیصد تک بڑھا دیا۔

2018، توانائی کی تبدیلی کی کارکردگی 23.7%: چائنیز اکیڈمی آف سائنسز کے انسٹی ٹیوٹ آف سیمی کنڈکٹر ریسرچ نے چالکوجنائیڈ کی سطح کے نقائص کے نامیاتی نمک کو ختم کرنے کی تجویز پیش کی، جس سے تبادلوں کی کارکردگی کو یکے بعد دیگرے 23.3% اور 23.7% تک بڑھایا گیا۔

2021، توانائی کی تبدیلی کی کارکردگی 29.8%: ہیلم ہولٹز سنٹر برلن (HZB) نے 29.8% کی چالکوجینائیڈ ٹینڈم بیٹری کی تبدیلی کی کارکردگی تیار کی ہے، جو کہ متضاد جنکشن (HJT)، TOPCon اور دیگر کرسٹل لائن سلیکون ٹیکنالوجی کی کارکردگی کی حد سے زیادہ ہے۔

2022، 31.3٪ کی توانائی کی تبدیلی کی کارکردگی: Ecole Polytechnique Fédérale de Lousanne (EPFL) اور سوئس سینٹر فار الیکٹرانکس اینڈ مائیکرو ٹیکنالوجی (CSEM) نے 31.3% کی تبدیلی کی کارکردگی کے ساتھ chalcogenide-silicon کے اسٹیکڈ فوٹوولٹک سیلز بنائے ہیں۔

2023، توانائی کی تبدیلی کی کارکردگی 33.9%: چین کی LONGi Green Energy Technology Co. کی طرف سے آزادانہ طور پر تیار کردہ کرسٹل لائن سلکان-کیلسائٹ اسٹیکڈ سیل کی کارکردگی 33.9% تک پہنچ گئی ہے، جو سنگل جنکشن سیلز کے لیے Shockley-Quayther (SQ) کی نظریاتی کارکردگی کی حد 33.7% کو عبور کر چکی ہے۔

لیب اور تجارتی کارکردگی کے درمیان فرق

لیبارٹری کی کارکردگی اور کمرشلائزیشن کی کارکردگی شمسی سیل کی کارکردگی کا جائزہ لینے کے لیے دو مختلف میٹرکس ہیں، اور ان کے درمیان کچھ اہم فرق ہیں:

لیبارٹری کی کارکردگی

تعریف:

لیبارٹری کی کارکردگی a کی زیادہ سے زیادہ کارکردگی ہے۔ شمسی سیل مثالی لیبارٹری کے حالات میں ماپا جاتا ہے۔ اس میں عام طور پر معیاری ٹیسٹ کی شرائط (STC) شامل ہوتی ہیں جیسے روشنی کی ایک مخصوص شدت (1000 W/m²)، ایک مخصوص سپیکٹرل تقسیم اور ایک مقررہ درجہ حرارت (عام طور پر 25 ° C)۔

خصوصیات:

لیبارٹری کی افادیت کو عام طور پر بہتر ٹیسٹ کے حالات کے تحت ماپا جاتا ہے جو سیل کی کارکردگی کو زیادہ سے زیادہ کرنے کے لیے سیٹ کیے جاتے ہیں۔

اس طرح کی افادیت عام طور پر پورے سولر پینل یا سسٹم کے بجائے انفرادی سیل یا چھوٹے سیل کے نمونوں کے لیے ماپا جاتا ہے۔

لیبارٹری کی افادیت شمسی سیل کی تکنیکی صلاحیت کی بالائی حد کو ظاہر کرتی ہے۔

کمرشلائزیشن کی کارکردگی

تعریف:

کمرشلائزیشن کی کارکردگی اوسط کارکردگی ہے۔ شمسی خلیات یا سولر پینلز جو اصل میں تیار کیے جاتے ہیں اور مارکیٹ میں استعمال ہوتے ہیں۔ یہ کارکردگی کی وہ سطح ہے جس کی توقع صارفین سولر سیل سسٹم کی خریداری اور استعمال کرتے وقت کر سکتے ہیں۔

خصوصیات:

کمرشلائزیشن کی کارکردگی عام طور پر لیبارٹری کی کارکردگی سے کم ہوتی ہے کیونکہ اسے بڑے پیمانے پر پیداوار کے عمل میں متعدد عملی عوامل کو مدنظر رکھنا چاہیے، جیسے کہ مادی تغیرات، مینوفیکچرنگ رواداری، اور طویل مدتی اعتبار۔

اس کارکردگی کو اصل آپریٹنگ حالات کے قریب حالات میں ماپا جاتا ہے، بشمول مختلف درجہ حرارت، روشنی کے حالات، اور ممکنہ شیڈنگ۔

تجارتی صلاحیتیں روزمرہ کے استعمال میں شمسی خلیوں کی اصل کارکردگی کی زیادہ عکاسی کرتی ہیں۔

اختلافات

مستعدی: لیبارٹری کی کارکردگی عام طور پر تجارتی کارکردگی سے زیادہ ہوتی ہے کیونکہ یہ مثالی حالات میں حاصل کی جاتی ہے۔

درخواست: نئی ٹیکنالوجی کی کامیابیوں کو فروغ دینے کے لیے تحقیق اور ترقی میں لیبارٹری کی کارکردگی زیادہ استعمال ہوتی ہے۔ جبکہ تجارتی کارکردگی اصل مصنوعات کی کارکردگی اور مارکیٹ کی مسابقت پر مرکوز ہے۔

لاگت: جب تجارتی کارکردگی کو حاصل کیا جاتا ہے تو، پیداوار کی لاگت اور بڑے پیمانے پر پیداوار کی فزیبلٹی پر بھی غور کرنے کی ضرورت ہوتی ہے، جو کہ عام طور پر لیبارٹری کی کارکردگی کے تعین میں اہم نہیں ہوتا ہے۔

سولر سیل ٹیکنالوجی میں کلیدی رجحانات

میں مستقبل کی کامیابیاں شمسی سیل ٹیکنالوجی کارکردگی کو بہتر بنانے، لاگت کو کم کرنے، استحکام کو بڑھانے اور متنوع ایپلی کیشنز کی ضروریات کو اپنانے پر مرکوز ہے۔ مندرجہ ذیل ان رجحانات پر ایک تفصیلی نقطہ نظر ہے:

توانائی کے تبادلوں کی کارکردگی میں اضافہ

ملٹی جنکشن سولر سیل: سیمی کنڈکٹر مواد کو مختلف بینڈ گیپس کے ساتھ اسٹیک کرنے سے، ملٹی جنکشن سولر سیل سورج کی روشنی کے وسیع بینڈ کو جذب کر سکتے ہیں، اس طرح مجموعی کارکردگی میں بہتری آتی ہے۔ مستقبل میں مزید ٹرپل جنکشن اور یہاں تک کہ چوگنی جنکشن سولر سیل بھی دیکھے جا سکتے ہیں۔

چالکوجینائیڈ اور سلکان کا مجموعہ: ہائبرڈ یا اسٹیکڈ سولر سیلز بنانے کے لیے روایتی سلکان سیلز کے ساتھ چلکوجینائیڈ سولر سیلز کا امتزاج اعلی کارکردگی اور بہتر سپیکٹرل ردعمل پیش کر سکتا ہے۔

لاگت کو کم کرنا اور پائیداری کو بہتر بنانا

پیمانے پر پیداوار: شمسی خلیوں کی تیاری کی لاگت میں مزید کمی متوقع ہے کیونکہ ٹیکنالوجی کی پختگی اور پیمانے پر پیداوار کا احساس ہوتا ہے۔

قابل تجدید مواد: زیادہ ماحول دوست، قابل تجدید مواد کی تحقیق اور ترقی اور نایاب اور زہریلے مواد پر انحصار کم کرنے سے شمسی خلیوں کی ماحولیاتی پائیداری کو بہتر بنانے میں مدد ملے گی۔

بہتر استحکام اور وشوسنییتا

طویل مدتی استحکام کو بہتر بنائیں: محققین کا مقصد شمسی خلیوں کی طویل مدتی استحکام اور موسمیاتی مزاحمت کو بہتر بنانا ہے تاکہ مختلف قسم کے ماحولیاتی حالات کا مقابلہ کیا جا سکے اور ان کی عمر کو بڑھایا جا سکے۔

خود شفا بخش مواد: سولر سیل مواد تیار کریں جو طویل مدتی اعلی کارکردگی کو برقرار رکھنے کے لیے معمولی نقصان کی خود مرمت کر سکیں۔

اپ ریپنگ

کی کارکردگی میں بہتری شمسی خلیات ایک تیز رفتار مرحلے میں داخل ہو چکا ہے، خاص طور پر چالکوجنائیڈ سیلز کے عملی استعمال کے ساتھ جو اس میدان میں نئی ​​قوت لائے گا۔ سولر سیل کی کارکردگی میں مسلسل بہتری شمسی ٹیکنالوجی کی ترقی اور مارکیٹ کو اپنانے کا ایک اہم عنصر ہے۔ 

میٹریل سائنس میں ایجادات، سیل کے جدید ڈیزائن اور مینوفیکچرنگ ٹیکنالوجی میں پیشرفت کے ذریعے، سولر سیلز زیادہ موثر، سرمایہ کاری مؤثر اور قابل اعتماد بن رہے ہیں۔ کارکردگی میں مزید بہتری اور نئی ٹیکنالوجیز کے اطلاق کے ساتھ، ہم توقع کر سکتے ہیں کہ وہ گھروں اور کاروباروں کے لیے زیادہ قابل اعتماد اور سستی توانائی کے حل فراہم کریں گے۔

آخر میں ، سر علی بابا قابل تجدید توانائی کے رجحانات کی ایک رینج کو دریافت کرنے اور مصنوعات کی پیشکشوں کی فہرست کو براؤز کرنے کے لیے، بشمول گھر اور کاروباری استعمال کے لیے شمسی سیل۔