थिन-फिल्म सोलर पैनल क्या है?

1. थिन-फिल्म सोलर पैनल क्या है?

पहली पीढ़ी के सौर सेल एकल या बहु-क्रिस्टलीय सिलिकॉन से बने होते हैं, इसके विपरीत, पतली-फिल्म सौर पैनल विभिन्न प्रकार के ग्लास, प्लास्टिक या धातु से बनी सतह पर पीवी तत्वों की एक या एकाधिक परतों का उपयोग करके निर्मित होते हैं। सूरज की रोशनी को बिजली में. और पतली-फिल्म सौर प्रौद्योगिकी के लिए सबसे अधिक उपयोग किए जाने वाले कैडमियम टेल्यूराइड (सीडीटीई), कॉपर इंडियम गैलियम सेलेनाइड (सीआईजीएस), अनाकार सिलिकॉन (ए-सी), और गैलियम आर्सेनाइड (जीएएएस) हैं।

2 पतली-फिल्म सौर पैनलों की संरचना

पतली-फिल्म सौर पैनलों में बड़ी संख्या में पतली-फिल्म सौर सेल होते हैं और फोटोवोल्टिक प्रभाव के माध्यम से बिजली उत्पन्न करने के लिए सूर्य से प्रकाश ऊर्जा (फोटॉन) का उपयोग करते हैं। इसमें परतें, बैकशीट और जंक्शन बॉक्स भी शामिल हैं, ये सभी सौर पैनलों के सामान्य संचालन को सुनिश्चित करने के लिए एक साथ काम करते हैं।

पतली-फिल्म सौर सेल क्या है?

पतली-फिल्म सौर सेल इलेक्ट्रॉनिक उपकरण हैं जो फोटोवोल्टिक प्रभाव से सूर्य के प्रकाश को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करते हैं। पतली-फिल्म कोशिकाएं बहुत कम सामग्री का उपयोग करती हैं - सेल का सक्रिय क्षेत्र आमतौर पर केवल 1 से 10 माइक्रोमीटर मोटा होता है। इसके अलावा, पतली-फिल्म कोशिकाओं का निर्माण आमतौर पर एक बड़े क्षेत्र की प्रक्रिया में किया जा सकता है, जो एक स्वचालित, निरंतर उत्पादन प्रक्रिया हो सकती है।

इसके अलावा, पतली फिल्म वाले सौर पैनल काम करने के लिए टिन ऑक्साइड जैसे पारदर्शी संचालन ऑक्साइड की एक पतली परत का उपयोग करते हैं। जबकि पतली-फिल्म कोशिकाएं एक इंटरफ़ेस के साथ विद्युत क्षेत्र को बेहतर ढंग से बनाने के लिए अर्धचालक सामग्री के कई छोटे क्रिस्टलीय अनाज से बनी होती हैं, जिसे हेटेरोजंक्शन कहा जाता है। सामान्य तौर पर इस प्रकार की पतली-फिल्म उपकरणों को एक इकाई के रूप में बनाया जा सकता है - यानी, मोनोलिथिक रूप से - परत दर परत कुछ सब्सट्रेट पर क्रमिक रूप से जमा किया जाता है, जिसमें एंटीरफ्लेक्शन कोटिंग और पारदर्शी संचालन ऑक्साइड का जमाव भी शामिल है।

परतें क्या है?

आमतौर पर पतली फिल्म वाले सौर पैनल के शीर्ष पर एक बहुत पतली (0.1 माइक्रोन से कम) परत होती है जिसे "विंडो" परत कहा जाता है जो स्पेक्ट्रम के केवल उच्च-ऊर्जा छोर से प्रकाश ऊर्जा को अवशोषित करती है। यह पर्याप्त पतला होना चाहिए और इसमें पर्याप्त चौड़ा बैंडगैप (2.8 ईवी या अधिक) होना चाहिए ताकि सभी उपलब्ध प्रकाश को इंटरफ़ेस (हेटरोजंक्शन) के माध्यम से अवशोषित परत तक पहुंचाया जा सके। खिड़की के नीचे अवशोषित परत, आमतौर पर डोप्ड पी-प्रकार, उच्च धारा के लिए उच्च अवशोषण क्षमता (फोटॉन को अवशोषित करने की क्षमता) और एक अच्छा वोल्टेज प्रदान करने के लिए उपयुक्त बैंड गैप से सुसज्जित होती है।

बैकशीट क्या है?

पॉलिमर या विभिन्न एडिटिव्स के साथ पॉलिमर के संयोजन के रूप में, बैकशीट को सौर कोशिकाओं और बाहरी वातावरण के बीच एक बाधा प्रदान करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। जिससे हम देख सकते हैं कि बैकशीट सौर पैनल की स्थायित्व, दक्षता और दीर्घायु में एक महत्वपूर्ण घटक है।

जंक्शन बॉक्स क्या है?

विद्युत कनेक्शनों को रखने और उनकी सुरक्षा करने के लिए उपयोग किए जाने वाले विद्युत आवरण के रूप में, जंक्शन बॉक्स को विशेष रूप से विद्युत कनेक्शनों के लिए एक सुरक्षित वातावरण प्रदान करने के लिए डिज़ाइन किया गया है ताकि जीवित तारों के साथ आकस्मिक संपर्क को रोका जा सके और भविष्य के रखरखाव या मरम्मत को सरल बनाया जा सके। आमतौर पर एक पीवी जंक्शन बॉक्स सौर पैनल के पीछे जुड़ा होता है और इसके आउटपुट इंटरफ़ेस के रूप में कार्य करता है। अधिकांश फोटोवोल्टिक मॉड्यूल के लिए बाहरी कनेक्शन सिस्टम के बाकी हिस्सों में आसान मौसमरोधी कनेक्शन की सुविधा के लिए MC4 कनेक्टर का उपयोग करते हैं। USB पावर इंटरफ़ेस का भी उपयोग किया जा सकता है।

3 पतली-फिल्म सौर पैनलों का विकास इतिहास

पतली-फिल्म सौर पैनलों का इतिहास 1970 के दशक का है, जब शोधकर्ताओं ने सौर ऊर्जा का उपयोग करने के लिए अर्धचालकों की पतली फिल्म (ए-सी) के उपयोग पर अपनी पहली खोज शुरू की थी, उस समय व्यावसायिक उपयोग के लिए पतली-फिल्म प्रौद्योगिकी में रुचि थी। और एयरोस्पेस अनुप्रयोग अनाकार सिलिकॉन पतली-फिल्म सौर उपकरणों के विकास को बढ़ावा देते हैं।

1980 के दशक में, प्रौद्योगिकी में प्रगति ने मौजूदा पतली-फिल्म सामग्रियों को कैडमियम टेल्यूराइड (सीडीटीई) और कॉपर इंडियम गैलियम सेलेनाइड (सीआईजीएस) जैसे नए में विस्तारित करने की सुविधा प्रदान की, जिसमें उच्च रूपांतरण क्षमता और कम उत्पादन लागत है।

1990 और 2000 का दशक नई तीसरी पीढ़ी की सौर सामग्री की खोज में महत्वपूर्ण प्रगति का समय था - पारंपरिक ठोस-अवस्था सामग्री के लिए सैद्धांतिक दक्षता सीमाओं को पार करने की क्षमता वाली सामग्री। डाई-सेंसिटाइज़्ड सोलर सेल, क्वांटम डॉट सोलर सेल जैसे नए उत्पाद विकसित किए गए।

2010 और 2020 की शुरुआत में, पतली-फिल्म सौर प्रौद्योगिकी में नवाचार में तीसरी पीढ़ी की सौर प्रौद्योगिकी को नए अनुप्रयोगों तक विस्तारित करने और उत्पादन लागत को कम करने के प्रयास शामिल हैं। 2004 में, राष्ट्रीय नवीकरणीय ऊर्जा प्रयोगशाला (एनआरईएल) ने सीआईजीएस पतली-फिल्म मॉड्यूल के लिए 19.9% ​​की विश्व-रिकॉर्ड दक्षता हासिल की। ​​2022 में, लचीली कार्बनिक पतली-फिल्म सौर कोशिकाओं को कपड़े में एकीकृत किया गया था।

आजकल, फैब्रिकेशन में एकीकृत लचीली कार्बनिक पतली-फिल्म सौर कोशिकाएं उन्हें पारंपरिक सिलिकॉन पैनलों की तुलना में बेहतर विकल्प बनाती हैं। और पतली-फिल्म तकनीक ने कुल यू.एस. का लगभग 19% कब्जा कर लिया है। उसी वर्ष बाजार हिस्सेदारी, जिसमें उपयोगिता-पैमाने पर उत्पादन का 30% भी शामिल है।

4. सौर पैनलों के प्रकार

पतली-फिल्म सौर कोशिकाओं के निर्माण के लिए कई प्रकार की सामग्रियों का उपयोग किया जाता है, उनके कच्चे माल के आधार पर, उन्हें चार प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है 

एल कैडमियम टेलुराइड (सीडीटीई) थिन-फिल्म पैनल एक प्रकार का सौर पैनल है जो अर्धचालक सामग्री के रूप में सब्सट्रेट सामग्री, जैसे ग्लास या स्टेनलेस स्टील पर जमा कैडमियम टेल्यूराइड की एक पतली परत का उपयोग करता है। न केवल हल्के और स्थापित करने में आसान, वे कम रोशनी की स्थिति में भी उच्च ऊर्जा उत्पादन करते हैं, जिसका अर्थ है कि वे बादल या घने बादल वाले मौसम में भी बिजली पैदा कर सकते हैं। यह अनुमान लगाया गया है कि सीडीटीई पतली-फिल्म सौर पैनल मानक परीक्षण स्थितियों (एसटीसी) के तहत 19% दक्षता तक पहुंच गए हैं, लेकिन एकल सौर कोशिकाओं ने 22.1% की दक्षता हासिल की है। हालाँकि, कैडमियम की विषाक्तता के बारे में कुछ चिंताएँ हैं, क्योंकि यह एक भारी धातु है जिसका अगर ठीक से निपटान न किया जाए तो यह पर्यावरणीय क्षति का कारण बन सकती है।

एल कॉपर इंडियम गैलियम सेलेनाइड (सीआईजीएस) पतली-फिल्म पैनल एक स्पटरिंग प्रक्रिया के माध्यम से सब्सट्रेट पर मोलिब्डेनम (एमओ) इलेक्ट्रोड परत रखकर निर्मित होते हैं। अन्य पीवी प्रौद्योगिकियों की तुलना में, उनमें उच्च दक्षता है और भविष्य में 33% की सैद्धांतिक दक्षता प्राप्त कर सकते हैं। इसके अलावा, उनमें दरार पड़ने या टूटने का खतरा कम होता है और वे आसानी से संचालित होते हैं। हालाँकि, इन फायदों के बावजूद, लागत अन्य प्रौद्योगिकियों की तुलना में अपेक्षाकृत अधिक महंगी है, जो उनके आगे के विकास में बाधा उत्पन्न कर सकती है।

एल अनाकार सिलिकॉन (ए-सी) पतली-फिल्म पैनलों का निर्माण ग्लास प्लेटों या लचीले सब्सट्रेट्स को पिन या एन-आईपी कॉन्फ़िगरेशन के साथ संसाधित करके किया जाता है। ए-सी थिन-फिल्म पैनल के फायदों में उनका लचीलापन और हल्का निर्माण शामिल है, जो उन्हें पोर्टेबल अनुप्रयोगों जैसे कैंपिंग या रिमोट सेंसर को पावर देने में उपयोग के लिए आदर्श बनाता है। हालाँकि, चूंकि इन पैनलों के लिए प्रवाहकीय ग्लास महंगा है और प्रक्रिया धीमी है, इसलिए इसकी कीमत अपेक्षाकृत महंगी लगभग $0.69/W है।

एल गैलियम आर्सेनाइड (GaAs) पतली-फिल्म पैनल विनिर्माण प्रक्रिया के नियमित पतली-फिल्म सौर कोशिकाओं की तुलना में अधिक जटिल हैं। उल्लेखनीय है कि वे 39.2% तक की उच्च दक्षता प्राप्त करते हैं और गर्मी और नमी के प्रति अधिक प्रतिरोधी होते हैं। फिर भी, विनिर्माण समय, सामग्री की लागत और उच्च विकास सामग्री, इसे कम व्यवहार्य विकल्प बनाती है।

5. पतली-फिल्म सौर पैनलों के अनुप्रयोग

सिलिकॉन फोटोवोल्टेइक के विकल्पों के एक उभरते वर्ग के रूप में, पतली-फिल्म सौर पैनलों का उपयोग मुख्य रूप से निम्नलिखित क्षेत्रों में किया जाता है।

एल बिल्डिंग-एकीकृत फोटोवोल्टिक्स (बीआईपीवी)

चूंकि पतली फिल्म पीवी पैनल सिलिकॉन पैनलों की तुलना में 90% तक हल्के हो सकते हैं, दुनिया भर में व्यापक रूप से लोकप्रिय होने वाला एक एप्लिकेशन बीआईपीवी है, जहां सौर पैनल छत की टाइलों, खिड़की, कमजोर संरचनाओं आदि से जुड़े होते हैं। इसके अतिरिक्त,  कुछ प्रकार की पतली फिल्म पीवी को अर्ध-पारदर्शी बनाया जा सकता है, जो सौर ऊर्जा उत्पादन की संभावना को अनुमति देते हुए घरों और इमारतों के सौंदर्यशास्त्र को बनाए रखने में मदद करता है।

एल अंतरिक्ष अनुप्रयोग

हल्के वजन, अत्यधिक कुशल, ऑपरेशन रेंज के विस्तृत तापमान और यहां तक ​​कि विकिरण के खिलाफ क्षति प्रतिरोध के फायदों के कारण, पतली फिल्म वाले सौर पैनल, विशेष रूप से सीआईजीएस और जीएएएस सौर पैनल, अंतरिक्ष अनुप्रयोगों के लिए आदर्श रहे हैं।

एल वाहन और समुद्री अनुप्रयोग

पतली-फिल्म सौर पैनलों का एक सामान्य अनुप्रयोग वाहन की छतों (विशेष रूप से आरवी या बसों) और नावों और अन्य जहाजों के डेक पर लचीले पीवी मॉड्यूल की स्थापना है, जिसका उपयोग सौंदर्य को बनाए रखते हुए बिजली बनाने के लिए किया जा सकता है।

एल पोर्टेबल अनुप्रयोग

इसकी पोर्टेबिलिटी और आकार ने इसे छोटे स्व-संचालित इलेक्ट्रॉनिक्स और इंटरनेट ऑफ थिंग्स (IoT) क्षेत्र में एक सतत विकास प्रदान किया है, जिसके आने वाले वर्षों में काफी बढ़ने की उम्मीद है। और इसकी प्रगति के साथ, इसे फोल्डेबल सौर पैनलों, सौर ऊर्जा बैंकों, सौर ऊर्जा से संचालित लैपटॉप आदि के साथ दूरदराज के स्थानों में भी लागू किया जा सकता है।

6. पतली-फिल्म सौर पैनलों के विकास के रुझान

दुनिया भर में सौर ऊर्जा की बढ़ती स्वीकार्यता, सख्त ऊर्जा प्रतिबंधों के कार्यान्वयन और हरित स्रोतों को ग्रिड में एकीकृत करने के बढ़ते सरकारी प्रयासों के साथ, 2030 तक 8.29% की उल्लेखनीय सीएजीआर के साथ पतली फिल्म सौर पैनलों का मूल्य लगभग 27.11 बिलियन अमेरिकी डॉलर तक पहुंचने की उम्मीद है। 2022 तक 2030 यह वृद्धि इसके फायदों और आर के कारण हुई है&डी, चूंकि वे बेहद किफायती और आसानी से निर्मित होते हैं, कम सामग्री का उपयोग करते हैं और कम अपशिष्ट पैदा करते हैं। और आर&डी सौर सेल सहनशक्ति और प्रदर्शन को बढ़ाने के लिए बाजार के विकास के लिए नए अवसर भी पैदा करेगा।

हालाँकि, अवसर चुनौती के साथ आते हैं। प्रतिस्पर्धा के उच्च स्तर, बदलते नियामक माहौल के साथ-साथ दुर्लभ वित्त और संसाधनों की उपलब्धता का मतलब है कि वर्तमान में वे वैश्विक बाजार हिस्सेदारी का एक बड़ा हिस्सा लेने में सक्षम नहीं हो सकते हैं।

7 पतली-फिल्म सौर पैनलों का निवेश विश्लेषण

हाल के वर्षों में पतली-फिल्म सौर कोशिकाओं का बाजार विकसित होता दिख रहा है, जो कई कारकों से प्रेरित है।

एल उत्पाद प्रकार विश्लेषण

2018 में, सीडीटीई ने ऐसी कीमत पर बिजली का उत्पादन किया जो ऊर्जा के पारंपरिक जीवाश्म ईंधन स्रोतों की तुलना में काफी कम या उसके बराबर थी। अपने गैर विषैले, सस्ते संचालन और उत्पादन लागत के कारण, वर्तमान में कैडमियम टेलुराइड श्रेणी दुनिया भर में पतली-फिल्म सौर सेल बाजार पर हावी है, और यह अनुमान है कि यह भविष्यवाणी अवधि के दौरान सबसे तेज दर से बढ़ती रहेगी।

एल अंतिम-उपयोगकर्ता विश्लेषण

स्थापना और रखरखाव की लागत को कम करने के लिए बढ़ते विकास और अनुसंधान से उपभोक्ता की जरूरतों को बढ़ावा मिल सकता है। 2022 में, उपयोगिता बाजार दुनिया भर में पतली-फिल्म सौर सेल बाजार पर हावी हो गया, और यह अनुमान लगाया गया है कि यह पूर्वानुमान अवधि के दौरान सबसे तेज दर से विकसित होता रहेगा। . चूंकि पतली-फिल्म सौर पैनल बहुत धीमी गति से ख़राब होते हैं, इसलिए वे पारंपरिक सी-सी सौर पैनलों के लिए एक संभावित विकल्प प्रदान करते हैं।

एल क्षेत्रीय विश्लेषण

एशिया-प्रशांत 2022 में पतली-फिल्म सौर कोशिकाओं के लिए दुनिया का सबसे बड़ा क्षेत्र था, और यह अनुमान है कि यह उच्चतम दर से विस्तार करना जारी रखेगा, जो कई कारकों से प्रेरित है। उदाहरण के लिए, दुनिया भर में सबसे बड़े सौर पीवी बाजारों के रूप में, चीन 2030 तक नवीकरणीय ऊर्जा के लक्ष्य को 20% से बढ़ाकर 35% कर देगा। और चीन में उपयोगिता-पैमाने की सौर फोटोवोल्टिक सुविधाएं ज्यादातर पतली-फिल्म तकनीक का उपयोग करती हैं। इसके अलावा, जापान ने आगे भी केवल टिकाऊ ऊर्जा का उपयोग करने का इरादा घोषित किया है।

8 उच्च गुणवत्ता वाले पतले-फिल्म सौर पैनलों के लिए विचार करने योग्य बातें

सोलर पैनल खरीदते समय न केवल कीमत और गुणवत्ता पर विचार करना चाहिए, बल्कि अन्य कारकों को भी ध्यान में रखना चाहिए।

एल दक्षता: उच्च दक्षता सूर्य की अधिक ऊर्जा को बिजली में परिवर्तित कर सकती है। आम तौर पर आवेश वाहकों की उच्च सांद्रता होने से चालकता में वृद्धि करके सौर सेल की दक्षता में वृद्धि हो सकती है। सौर सेल में एक सांद्रक जोड़ने से न केवल दक्षता बढ़ाने में मदद मिलती है, बल्कि सेल के उत्पादन के लिए आवश्यक स्थान, सामग्री और लागत भी कम हो सकती है।

एल स्थायित्व और जीवनकाल: कुछ पतली-फिल्म मॉड्यूल में विभिन्न परिस्थितियों में गिरावट की समस्या भी होती है। सभी सामग्रियों में, सीडीटीई तापमान के साथ प्रदर्शन में गिरावट के लिए सबसे अच्छा प्रतिरोध प्रदर्शित करता है। और अन्य पतली-फिल्म सामग्रियों के विपरीत, सीडीटीई तापमान और नमी जैसी पर्यावरणीय स्थितियों के प्रति काफी लचीला होता है, लेकिन लचीले सीडीटीई पैनल लागू तनाव या तनाव के तहत प्रदर्शन में गिरावट का अनुभव कर सकते हैं।

एल वजन: यह पतली-फिल्म सौर पैनल के घनत्व को संदर्भित करता है। सामान्य तौर पर, पतली फिल्म वाले सौर पैनल हल्के वजन वाले होते हैं इसलिए आपको अपनी छत पर अतिरिक्त वजन डालने से डरना नहीं चाहिए। फिर भी, वजन का चयन करते समय अभी भी विचार करने की आवश्यकता है ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि स्थापना के लिए इसे अतिभारित नहीं किया जाएगा।

एल तापमान: इसका मतलब न्यूनतम और अधिकतम तापमान है जिसमें थिन फिल्म सोलर पैनल काम कर सकता है। सामान्य तौर पर, सभी बेहतरीन पतली फिल्म वाले सौर पैनलों का न्यूनतम तापमान -40°C और अधिकतम तापमान 80°C माना जाता है।