सोलर सेल कैसे काम करता है--

​ सूर्य से हम कितनी ऊर्जा पा सकते हैं? सौर ऊर्जा अद्भुत है और औसतन पृथ्वी की सतह का हर वर्ग मीटर सौर ऊर्जा के 164 वाट प्राप्त करता है. दूसरे...

​सूर्य से हम कितनी ऊर्जा पा सकते हैं?


सौर ऊर्जा अद्भुत है और औसतन पृथ्वी की सतह का हर वर्ग मीटर सौर ऊर्जा के 164 वाट प्राप्त करता है. दूसरे शब्दों में, आप पृथ्वी की सतह के हर वर्ग मीटर पर एक सशक्त शक्तिशाली (150 वाट) टेबल लैंप खड़े हो सकते हैं और सूर्य की ऊर्जा के साथ पूरे ग्रह को प्रकाश दे सकते हैं या इसे दूसरे तरीके से स्थापित करने के लिए अगर हम सौर पैनलों के साथ सहारा रेगिस्तान के सिर्फ एक प्रतिशत को कवर करते हैं, तो हम पूरी दुनिया को बिजली बनाने के लिए पर्याप्त बिजली पैदा कर सकते हैं.

लेकिन एक नकारात्मक पक्ष यह भी है कि सूर्य उर्जा को पृथ्वी पर एक मिश्रण के रूप में भेजता है प्रकाश और गर्मी. ये दोनों अविश्वसनीय रूप से महत्वपूर्ण हैं- रोशनी पौधों को बढ़ने देती है, हमें भोजन प्रदान करती है, जबकि गर्मी हमें जीवित रहने के लिए पर्याप्त गर्म रखती है- लेकिन हम किसी भी टीवी या कार को चलाने के लिए सीधे सूर्य के प्रकाश या गर्मी का उपयोग नहीं कर सकते हैं, हमें ऊर्जा के अन्य रूपों में सौर ऊर्जा को परिवर्तित करने का कोई रास्ता खोजना होगा, जिसे हम अधिक आसानी से उपयोग कर सकते हैं, जैसे कि बिजली, और ये सब काम करती हैं सौर कोशिकाएं (Solar cells).

सोलर सेल क्या हैं?
सौर सेल एक है इलेक्ट्रॉनिक उपकरण है जो सूरज की रौशनी से बिजली बनता है. सौर कोशिकाओं को अक्सर सौर मॉड्यूल कहा जाता है और बड़े सोलर पेनल्स को बनाने के लिए छोटे छोटे सोलर सेलों एक साथ बंडल किया जाता है (जिन्हें आप लोगों के घरों पर देखते हैं – आम तौर पर छत पर).
सोलर पैनल से बिजली बनाने के लिए और उसकी उर्जा को एकत्रित करने के लिए बैटरी बनाई जाती हैं जिनको हम अपने उपयोग के लिए रखते हैं.
सोलर सेल्स को Photovoltaic cells भी कहा जाता है, क्युकी फोटो शब्द ग्रीक भाषा से लिया गया है जिसका मतलब होता है प्रकाश.
सूर्य की रौशनी बहुत ही छोटे छोटे फोटोन से बनी होती है जिससे सूर्य की रौशनी में चमक होती है. अगर आप कोई भी एक सोलर सेल की छड को सूर्य के प्रकश में लायेगें तो वो इस रौशनी को इलेक्ट्रॉन्स की धारा में परिवर्तित कर देगी इसे कहते हैं विधुत प्रवाह.
प्रत्येक सेल बिजली के कुछ वोल्ट उत्पन्न करता है, इसलिए एक सौर पैनल का काम कई कोशिकाओं द्वारा उत्पादित ऊर्जा को गठबंधन करना है जो कि उपयोगी विद्युत प्रवाह और वोल्टेज की मात्रा को बढ़ाता है. आज के सभी सौर कोशिकाएं सिलिकॉन के स्लाइस से बनाई गई हैं (पृथ्वी पर सबसे आम रासायनिक तत्वों में से एक, रेत में पाया जाता है), हालांकि जैसा कि हम शीघ्र ही देखेंगे, कई अन्य सामग्रियों को भी (या इसके बजाय) इस्तेमाल किया जा सकता है. जब सूरज की रोशनी एक सौर सेल पर चमकती है, तो ऊर्जा में सिलिकॉन के बाहर विस्फोट हो जाता है. इन्हें इलेक्ट्रिक सर्किट के चारों ओर प्रवाह करने के लिए मजबूर किया जा सकता है और विद्युत पर चलने वाली किसी भी चीज को भी.
 
 सौर सेल को कैसे बनाया जाता है?
सिलिकॉन न तो कंडक्टर हैं और न ही इन्सुलेटर हैं: ये एक अर्धचालक है जो आम तौर पर बिजली नहीं लेते हैं, लेकिन कुछ निश्चित परिस्थितियों में हम उन्हें ऐसा कर सकते हैं. सौर सेल सिलिकॉन के दो अलग-अलग परतों का एक सैंडविच है जिसे विशेष रूप से doped किया गया है ताकि वे एक विशेष तरीके से उनके माध्यम से बिजली का प्रवाह दे सकें. निचली परत को ढक दिया जाता है, इसलिए इसमें थोड़ा ही कम इलेक्ट्रॉन होते हैं, इसे पी-टाइप या पॉजिटिव-टाइप सिलिकॉन कहा जाता है. ऊपरी परत को थोड़ा बहुत अधिक इलेक्ट्रॉनों देने के लिए विपरीत दिशा में डोपिंग कर दिया गया है, इसे एन-टाइप या नकारात्मक-प्रकार सिलिकॉन कहा जाता है. 
जब हम पी-टाइप सिलिकॉन की परत पर एन-टाइप सिलिकॉन की परत डालते हैं, तो एक लेयर बन जाती है जिसे जंक्शन भी कहते हैं. कोई भी इलेक्ट्रॉन इस जंक्शन को पार नहीं कर सकता है, भले ही हम इस सिलिकॉन सैंडविच पर कोई वोल्टेज क्यों न अप्लाई कर दें. लेकिन अगर हम सिलिकॉन पर प्रकाश डालते हैं तो फोटॉन सिलिकॉन के जंक्शन में प्रवेश करते हैं, और वे सिलिकॉन में अपनी ऊर्जा की छोड़ देते हैं. ऊर्जा इलेक्ट्रॉनों को निचले, पी-प्रकार के परत से बाहर खुलती है इसलिए वे ऊपर की तरफ से एन-टाइप परत पर कूदते हैं और सर्किट के चारों ओर प्रवाह करते हैं. जैसे जैसे हम सिलिकॉन पर और ज्यादा प्रकाश डालते हैं उतने ही ज्यादा फोटोन अपनी उर्जा को उसके अंदर छोड़ते हैं और इलेक्ट्रान का प्रवाह बढ़ जाता है जिससे ज्यादा करंट बहने लगती है.
सौर सेल कैसे काम करत है?
एक सौर सेल एन-टाइप सिलिकॉन और पी-टाइप सिलिकॉन का एक सैंडविच है। यह सिलिकॉन के विभिन्न जंक्शन पर इलेक्ट्रॉनों की हॉप बनाने के लिए सूर्य के प्रकाश का उपयोग करके बिजली उत्पन्न करता है.
 
1). जब सूर्य के प्रकाश को सेल पर चमकता होता है, तो फोटोन (प्रकाश कण) ऊपरी सतह पर बौछार करते हैं.
2). फोटोन सेल के माध्यम से अपनी ऊर्जा को कम करते हैं.
3). फोटॉन पी-प्रकार की परत में इलेक्ट्रानों को अपनी ऊर्जा छोड़ देता है.
4). इलेक्ट्रॉनों ऊपरी, एन-प्रकार की परत में जंक्शन भरने और सर्किट में बाहर निकलने के लिए इस ऊर्जा का उपयोग करती हैं.
5). सर्किट के चारों ओर बहते हुए, इलेक्ट्रॉन दीपक जैसी रोशनी बनाते हैं.
 
सौर खेतों के बारे में क्या?
मान लें कि हम वास्तव में बड़ी मात्रा में सौर ऊर्जा बनाना चाहते हैं तो एक भारी पवन टरबाइन के रूप में ज्यादा बिजली उत्पन्न करने के लिए (शायद दो या तीन मेगावाट के चरम बिजली उत्पादन के साथ), आपको लगभग 500-1000 सौर छतों की आवश्यकता है और एक बड़े कोयला या परमाणु ऊर्जा संयंत्र के साथ प्रतिस्पर्धा करने के लिए, आपको फिर से 1000 गुना अधिक की आवश्यकता होगी- लगभग 2000 पवन टर्बाइनों के बराबर या शायद दस लाख सौर छतों की.
यूके के नवीकरणीय कंपनी ईकोट्रीसिटी का अनुमान है 12-हेक्टेयर (30 एकड़) खेत में रखे 21,846 पैनलों से 4.2 मेगावाट बिजली, लगभग दो बड़ी पवन टरबाइन और 1,200 घरों में बिजली की पर्याप्त मात्रा तैयार की जा सकती है.
कुछ लोग इस बात से चिंतित हैं कि अगर सौर खेतों में सोलर पैनल लगाये गए तो खाद्य उत्पादन के लिए जमीन कहा से आएगी, सही भी है.

अगर हम सभी लोगो के घरो की छतो पर सोलर पैनल लगाये तो शायद हमें सोलर उर्जा के लिए खेती की जमीन की जरुरत भी नहीं रहेगी, ये अपने आप में एक अहम् मुद्दा है.
पर्यावरणविदों का तर्क है कि सौर ऊर्जा का असली मुद्दा बड़े, केंद्रीकृत सौर ऊर्जा स्टेशनों बनाने के लिए नहीं है, बल्कि केंद्रीकृत विद्युत संयंत्रों को अनुमति देकर लोगो को प्रोत्साहन देना है जिससे वो खुद ही अपने घरो में सोलर पैनल से अपने घरो के उपयोग के लिए सौर उर्जा से बिजली का निर्माण कर सके.
 
सौर सेल का एक संक्षिप्त इतिहास
1). 1839: फ्रांसीसी भौतिक विज्ञानी एलेक्जेंडर-एडमंड बैकेलल ने पता लगाया था कि कुछ धातुएं फोटोईक्लेक्ट्रिक हैं: प्रकाश के संपर्क में आने पर वे बिजली उत्पन्न करते हैं.
2). 1873: अंग्रेजी अभियंता विलफ्लि स्मिथ ने पता लगाया कि सेलेनियम एक विशेष रूप से प्रभावी फोटोकॉन्डक्टर है (बाद में इसे चेस्टर कार्लसन द्वारा फोटोकॉपियर के अपने आविष्कार में इस्तेमाल किया गया ).
3). 1905: जर्मन-जन्मे भौतिक विज्ञानी अल्बर्ट आइंस्टीन ने फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव के भौतिकी का पता लगाया, जिसके अंततः उनको नोबेल पुरस्कार प्राप्त हुआ.
4). 1916: अमेरिकी भौतिक विज्ञानी रॉबर्ट मिलिकन ने आइंस्टीन के सिद्धांत को प्रायोगिक रूप से साबित किया.
5). 1954: बेल लैब्स के शोधकर्ता डेरिल चापिन , केल्विन फुलर , और जेराल्ड पियर्सन ने पहला व्यावहारिक फोटोवोल्टिक सिलिकॉन सौर सेल बनाया.
6). 2002: नासा ने अपने पाथफाइंडर प्लस सौर विमान की शुरुआत की.