ফোটোভোলটাইক বিদ্যুৎ উৎপাদনের নীতি এবং উত্পাদন প্রক্রিয়া

ফোটোভোলটাইক বিদ্যুৎ উৎপাদনের মূল নীতি হল সেমিকন্ডাক্টরের আলোক-বৈদ্যুতিক প্রভাব. যখন ফোটন একটি ধাতব পৃষ্ঠের উপর আপতিত হয়, তখন তাদের শক্তি ধাতুর একটি নির্দিষ্ট ইলেকট্রন দ্বারা সম্পূর্ণরূপে শোষিত হতে পারে। যদি ইলেকট্রন দ্বারা শোষিত শক্তি ধাতুর অভ্যন্তরীণ মহাকর্ষীয় কাজকে অতিক্রম করার জন্য যথেষ্ট হয়, তবে ইলেকট্রন ধাতব পৃষ্ঠ থেকে নির্গত হবে এবং একটি ফটোইলেকট্রন হবে।

একটি সিলিকন পরমাণুর 4টি যোজ্যতা ইলেকট্রন রয়েছে। যদি বিশুদ্ধ সিলিকনের সাথে 5টি যোজ্যতা ইলেকট্রনযুক্ত পরমাণু (যেমন ফসফরাস পরমাণু) মেশানো হয়, তবে এটি একটি এন-টাইপ সেমিকন্ডাক্টর হয়; যদি বিশুদ্ধ সিলিকনের সাথে 3টি যোজ্যতা ইলেকট্রনযুক্ত পরমাণু (যেমন বোরন পরমাণু) মেশানো হয়, তবে একটি পি-টাইপ সেমিকন্ডাক্টর গঠিত হয়। যখন পি-টাইপ এবং এন-টাইপ সেমিকন্ডাক্টর একত্রিত হয়, তখন সংযোগ ইন্টারফেসে একটি বিভব পার্থক্য তৈরি হয়, যা সৌর কোষের ভিত্তি হিসেবে কাজ করে। যখন সূর্যালোক পি-এন সংযোগের উপর আপতিত হয়, তখন ছিদ্রগুলি পি-অঞ্চল থেকে এন-অঞ্চলে যায়, যেখানে ইলেকট্রনগুলি এন-অঞ্চল থেকে পি-অঞ্চলে যায়, যার ফলে একটি বৈদ্যুতিক কারেন্ট উৎপন্ন হয়।

আলোক-বৈদ্যুতিক প্রভাব বলতে সেই ঘটনাকে বোঝায় যেখানে আলোকরশ্মি আপতনের ফলে একটি অসম সেমিকন্ডাক্টরের বিভিন্ন অংশের মধ্যে বা একটি সেমিকন্ডাক্টর এবং একটি ধাতুর মধ্যে বিভব পার্থক্য তৈরি হয়। এটি দুটি প্রধান প্রক্রিয়া জড়িত করে: প্রথমত, ফোটন (আলোর তরঙ্গ) থেকে ইলেকট্রনে রূপান্তর, অর্থাৎ, আলোক শক্তিকে বৈদ্যুতিক শক্তিতে রূপান্তর; দ্বিতীয়ত, একটি ভোল্টেজের গঠন।

পলিসিস্টালাইন সিলিকন সিলিকন ওয়েফার তৈরি করতে ইনগট কাস্টিং, ইনগট ভাঙা এবং স্লাইসিং-এর মতো প্রক্রিয়ার মধ্য দিয়ে যায়। এই সিলিকন ওয়েফারগুলিকে পরে ডোপ করা হয় এবং অল্প পরিমাণে বোরন, ফসফরাস এবং অন্যান্য উপাদান দিয়ে মিশ্রিত করা হয় যাতে পি-এন সংযোগ তৈরি হয়। এরপরে, স্ক্রিন প্রিন্টিং ব্যবহার করে সিলিকন ওয়েফারের উপর সুনির্দিষ্টভাবে প্রস্তুত সিলভার পেস্ট প্রয়োগ করা হয় গ্রিড লাইন তৈরি করতে। সিন্টারিং করার পরে, ব্যাক ইলেক্ট্রোডগুলি একযোগে তৈরি করা হয় এবং গ্রিড লাইনগুলির সাথে পৃষ্ঠের উপর একটি অ্যান্টি-রিফ্লেকশন কোটিং প্রয়োগ করা হয়—এভাবে সৌর কোষের উৎপাদন সম্পন্ন হয়।

সৌর কোষগুলিকে সাজানো এবং একত্রিত করে সৌর কোষ মডিউল তৈরি করা হয়, যা বৃহৎ সার্কিট বোর্ড তৈরি করে। সাধারণত, প্রতিটি মডিউলের পরিধি একটি অ্যালুমিনিয়াম ফ্রেমে আবদ্ধ থাকে, সামনের দিকটি কাঁচ দিয়ে আবৃত থাকে এবং পিছনের দিকে ইলেক্ট্রোড স্থাপন করা হয়। এই সেল মডিউলগুলিকে অন্যান্য সহায়ক সরঞ্জামের সাথে একত্রিত করে একটি সম্পূর্ণ ফোটোভোলটাইক বিদ্যুৎ উৎপাদন ব্যবস্থা তৈরি করা যেতে পারে। সরাসরি কারেন্ট (ডিসি) কে পরিবর্তী কারেন্টে (এসি) রূপান্তর করতে, একটি পাওয়ার ইনভার্টার স্থাপন করতে হবে। উৎপাদিত বিদ্যুৎ হয় ব্যাটারিতে সংরক্ষণ করা যেতে পারে বা পাবলিক পাওয়ার গ্রিডে সরবরাহ করা যেতে পারে।

একটি ফোটোভোলটাইক বিদ্যুৎ উৎপাদন ব্যবস্থার খরচ কাঠামোর ক্ষেত্রে, সৌর কোষ মডিউলগুলি প্রায় 50% খরচ করে, যেখানে অবশিষ্ট 50% আসে পাওয়ার ইনভার্টার, ইনস্টলেশন ফি, অন্যান্য সহায়ক উপাদান এবং বিবিধ খরচ থেকে।