شمسی خلیات فوٹو الیکٹرک عنصر کی ایک قسم ہیں جو توانائی کو تبدیل کرسکتے ہیں۔ ان کی بنیادی ساخت P-type اور N-type کے سیمی کنڈکٹرز کو ملا کر بنتی ہے۔ سیمی کنڈکٹرز کا سب سے بنیادی مواد "سلیکون" ہے، جو غیر موصل ہے۔ تاہم، اگر سیمی کنڈکٹرز میں مختلف نجاستیں شامل کی جائیں تو P-type اور N-type کے سیمی کنڈکٹرز بنائے جا سکتے ہیں۔ پھر، سوراخ والے P-type سیمک کنڈکٹر کے درمیان ممکنہ فرق (P-type سیمک کنڈکٹر میں منفی چارج شدہ الیکٹران کی کمی ہے، جسے ایک اضافی مثبت چارج سمجھا جا سکتا ہے) اور N-type سیمک کنڈکٹر کو ایک اضافی مفت الیکٹران کے ساتھ استعمال کیا جاتا ہے۔ کرنٹ پیدا کریں. لہذا، جب سورج کی روشنی چمکتی ہے، تو روشنی کی توانائی سلکان ایٹموں میں الیکٹرانوں کو جوش دیتی ہے، اور الیکٹرانوں اور سوراخوں کی نقل و حرکت پیدا کرتی ہے۔ یہ الیکٹران اور سوراخ بلٹ ان پوٹینشل سے متاثر ہوتے ہیں اور بالترتیب N-type اور P-قسم کے سیمی کنڈکٹرز کی طرف متوجہ ہوتے ہیں، اور دونوں سروں پر جمع ہوتے ہیں۔ اس وقت، اگر باہر ایک سرکٹ بنانے کے لئے الیکٹروڈ کے ساتھ منسلک ہے، تو یہ شمسی سیل پاور جنریشن کا اصول ہے۔
شمسی خلیوں کو ان کی کرسٹل حالت کے مطابق دو قسموں میں تقسیم کیا جا سکتا ہے: کرسٹل لائن پتلی فلم کی قسم اور غیر کرسٹل لائن پتلی فلم کی قسم (جسے بعد میں a- کہا جاتا ہے)، اور سابقہ کو مزید سنگل کرسٹل قسم اور پولی کرسٹل لائن میں تقسیم کیا جاتا ہے۔
مواد کے مطابق، انہیں سلکان پتلی فلم کی قسم، کمپاؤنڈ سیمی کنڈکٹر پتلی فلم کی قسم اور نامیاتی فلم کی قسم میں تقسیم کیا جاسکتا ہے، اور کمپاؤنڈ سیمی کنڈکٹر پتلی فلم کی قسم کو مزید غیر کرسٹل لائن (a-Si:H، a-Si:) میں تقسیم کیا جاسکتا ہے۔ H:F، a-SixGel-x:H، وغیرہ)، IIIV گروپ (GaAs، InP، وغیرہ)، IIVI گروپ (Cds سیریز) اور زنک فاسفائیڈ (Zn3p2)، وغیرہ۔
استعمال ہونے والے مختلف مواد کے مطابق، شمسی خلیوں کو بھی تقسیم کیا جا سکتا ہے: سلیکون سولر سیل، ملٹی کمپاؤنڈ پتلی فلم سولر سیل، پولیمر ملٹی لیئر موڈیفائیڈ الیکٹروڈ سولر سیل، نانو کرسٹل لائن سولر سیل، آرگینک سولر سیل، پلاسٹک سولر سیل، جن میں سلکان سولر سیلز شامل ہیں۔ خلیات سب سے زیادہ پختہ ہیں اور ایپلی کیشنز میں غالب ہیں۔
1. سلیکون سولر سیل
سلکان سولر سیلز کو تین اقسام میں تقسیم کیا گیا ہے: سنگل کرسٹل سلکان سولر سیلز، پولی کرسٹل لائن سلکان پتلی فلم سولر سیلز اور بیمار سلکان پتلی فلم سولر سیل۔
(1) سنگل کرسٹل سلکان سولر سیلز میں سب سے زیادہ تبادلوں کی کارکردگی اور سب سے زیادہ پختہ ٹیکنالوجی ہے۔ لیبارٹری میں سب سے زیادہ تبادلوں کی کارکردگی 24.7% ہے، اور بڑے پیمانے پر پیداوار میں کارکردگی 15% ہے (2011 تک، یہ 18% ہے)۔ یہ اب بھی بڑے پیمانے پر ایپلی کیشنز اور صنعتی پیداوار میں ایک غالب پوزیشن پر قبضہ کرتا ہے، لیکن سنگل کرسٹل سلیکون کی زیادہ قیمت کی وجہ سے، اس کی لاگت کو نمایاں طور پر کم کرنا مشکل ہے۔ سلکان مواد کو بچانے کے لیے، پولی کرسٹل لائن سلکان پتلی فلم اور بے ساختہ سلکان پتلی فلم کو سنگل کرسٹل لائن سلکان سولر سیلز کے متبادل کے طور پر تیار کیا گیا ہے۔
(2) سنگل کرسٹل لائن سلکان کے مقابلے میں، پولی کرسٹل لائن سلکان پتلی فلم سولر سیلز سستے اور بے ساختہ سلکان پتلی فلم سیلز سے زیادہ موثر ہیں۔ اس کی سب سے زیادہ لیبارٹری کی تبدیلی کی کارکردگی 18% ہے، اور صنعتی پیمانے پر پیداوار کی تبدیلی کی کارکردگی 10% ہے (2011 تک، یہ 17% ہے)۔ لہذا، پولی کرسٹل لائن سلکان پتلی فلم کے خلیات جلد ہی شمسی سیل مارکیٹ میں ایک غالب پوزیشن پر قبضہ کریں گے.
(3) بے ساختہ سلکان پتلی فلم سولر سیل قیمت میں کم اور وزن میں ہلکے ہیں، اعلی تبادلوں کی کارکردگی کے ساتھ، بڑے پیمانے پر پیداوار میں آسان، اور بہت زیادہ صلاحیت رکھتے ہیں۔ تاہم، اس کے مواد کی وجہ سے فوٹو الیکٹرک کارکردگی کے زوال کے اثر کی وجہ سے، اس کا استحکام زیادہ نہیں ہے، جو اس کے عملی اطلاق کو براہ راست متاثر کرتا ہے۔ اگر استحکام کے مسئلے کو مزید حل کیا جا سکتا ہے اور تبادلوں کی شرح کے مسئلے کو بہتر بنایا جا سکتا ہے، تو بے شک سلکان سولر سیل بلاشبہ شمسی خلیوں کی اہم ترقی کی مصنوعات میں سے ایک ہوں گے۔
2. کرسٹل لائن پتلی فلم شمسی خلیات
پولی کرسٹل لائن پتلی فلم سیلز کیڈمیم سلفائیڈ اور کیڈیم ٹیلورائیڈ پولی کرسٹل لائن پتلی فلم سیلز بے ساختہ سلکان پتلی فلم سولر سیلز سے زیادہ کارآمد ہیں، مونوکریسٹل لائن سلکان سیلز سے سستے، اور بڑے پیمانے پر پیدا کرنے میں آسان ہیں۔ تاہم، کیڈیمیم انتہائی زہریلا ہے اور سنگین ماحولیاتی آلودگی کا سبب بنے گا۔ لہذا، یہ کرسٹل لائن سلکان شمسی خلیوں کا سب سے مثالی متبادل نہیں ہے۔
گیلیم آرسنائیڈ (GaAs) III-V مرکب خلیوں کی تبدیلی کی کارکردگی 28% تک پہنچ سکتی ہے۔ GaAs کمپاؤنڈ مواد میں ایک بہت ہی مثالی آپٹیکل بینڈ گیپ اور اعلی جذب کی کارکردگی، مضبوط تابکاری مزاحمت، اور گرمی کے لیے غیر حساس ہوتے ہیں۔ وہ اعلی کارکردگی والے سنگل جنکشن سیلز کی تیاری کے لیے موزوں ہیں۔ تاہم، GaAs مواد کی قیمت زیادہ ہے، جو GaAs سیلز کی مقبولیت کو بہت حد تک محدود کرتی ہے۔
کاپر انڈیم سیلینائیڈ پتلی فلمی خلیات (مختصر طور پر سی آئی ایس) فوٹو الیکٹرک کنورژن کے لیے موزوں ہیں، ان میں روشنی کی وجہ سے انحطاط کا مسئلہ نہیں ہے، اور پولی کرسٹل لائن سلکان کی طرح تبادلوں کی کارکردگی ہے۔ کم قیمت، اچھی کارکردگی اور سادہ عمل کے فوائد کے ساتھ، یہ مستقبل میں شمسی خلیوں کی ترقی کے لیے ایک اہم سمت بن جائے گا۔ مسئلہ صرف مواد کا ذریعہ ہے۔ چونکہ انڈیم اور سیلینیم نسبتاً نایاب عناصر ہیں، اس لیے اس قسم کی بیٹری کی نشوونما لامحالہ محدود ہے۔
3. نامیاتی پولیمر سولر سیل
نامیاتی پولیمر کے ساتھ غیر نامیاتی مواد کو تبدیل کرنا شمسی سیل مینوفیکچرنگ کے لئے ایک نئی ترقی یافتہ تحقیقی سمت ہے۔ اچھی لچک، آسان پیداوار، وسیع مادی ذرائع اور نامیاتی مواد کی کم قیمت کے فوائد کی وجہ سے، یہ شمسی توانائی کے بڑے پیمانے پر استعمال اور سستی بجلی کی فراہمی کے لیے بہت اہمیت رکھتا ہے۔ تاہم، نامیاتی مواد سے شمسی خلیوں کی تیاری پر تحقیق ابھی شروع ہوئی ہے۔ کیا اسے عملی اہمیت کے ساتھ ایک پروڈکٹ میں تیار کیا جا سکتا ہے اس کا مزید مطالعہ اور کھوج باقی ہے۔
4. Nanocrystalline شمسی خلیات
نانو کرسٹل لائن سولر سیلز نئے تیار کیے گئے ہیں۔ ان کے فوائد ان کی کم قیمت، سادہ عمل اور مستحکم کارکردگی ہیں۔ ان کی فوٹو الیکٹرک کارکردگی 10% سے زیادہ پر مستحکم ہے، اور پیداواری لاگت سلیکون سولر سیلز کی صرف 1/5 سے 1/10 ہے۔ زندگی کا دورانیہ 20 سال سے زیادہ تک پہنچ سکتا ہے۔ ایسی بیٹریوں کی تحقیق اور ترقی ابھی شروع ہوئی ہے، اور وہ مستقبل قریب میں آہستہ آہستہ مارکیٹ میں داخل ہوں گی۔