پتلی فلم سولر پینلز کیا ہے؟

1. پتلی فلم سولر پینلز کیا ہے؟

پہلی نسل کے سولر سیلز جو سنگل یا ملٹی کرسٹل لائن سلکان سے بنے ہیں، اس کے برعکس پتلی فلم والے سولر پینلز کو پی وی عناصر کی ایک یا ایک سے زیادہ تہوں کا استعمال کرتے ہوئے بنایا جاتا ہے جس میں مختلف قسم کے شیشے، پلاسٹک یا دھات شامل ہوتے ہیں۔ سورج کی روشنی بجلی میں اور پتلی فلم سولر ٹکنالوجی کے لیے سب سے زیادہ استعمال ہونے والی چیزیں کیڈمیم ٹیلورائیڈ (CdTe)، کاپر انڈیم گیلیم سیلینائیڈ (CIGS)، بے ساختہ سلکان (a-Si)، اور گیلیم آرسنائیڈ (GaAs) ہیں۔

2 پتلی فلم سولر پینلز کا ڈھانچہ

پتلی فلم والے سولر پینلز بڑی تعداد میں پتلی فلم والے سولر سیلز پر مشتمل ہوتے ہیں اور فوٹو وولٹک اثر کے ذریعے بجلی پیدا کرنے کے لیے سورج سے ہلکی توانائی (فوٹونز) کا استعمال کرتے ہیں۔ اس میں پرتیں، بیک شیٹ اور جنکشن باکس بھی شامل ہیں، یہ سب سولر پینلز کے نارمل آپریشن کو یقینی بنانے کے لیے مل کر کام کرتے ہیں۔

پتلی فلم شمسی خلیات کیا ہے؟

پتلی فلم کے شمسی خلیے ایسے الیکٹرانک آلات ہیں جو سورج کی روشنی کو فوٹو وولٹک اثر کے ذریعے برقی توانائی میں تبدیل کرتے ہیں۔ پتلی فلم کے خلیات میں بہت کم مواد استعمال کرنے کا رجحان ہوتا ہے - سیل کا فعال حصہ عام طور پر صرف 1 سے 10 مائکرو میٹر موٹا ہوتا ہے۔ اس کے علاوہ، پتلی فلم کے خلیات عام طور پر بڑے رقبے کے عمل میں تیار کیے جا سکتے ہیں، جو ایک خودکار، مسلسل پیداواری عمل ہو سکتا ہے۔

مزید یہ کہ، پتلی فلم والے سولر پینل کام کرنے کے لیے ایک شفاف کنڈکٹنگ آکسائیڈ کی پتلی پرت کا استعمال کرتے ہیں، جیسے کہ ٹن آکسائیڈ۔ جب کہ پتلی فلم کے خلیے ایک انٹرفیس کے ساتھ برقی میدان کو بہتر بنانے کے لیے سیمی کنڈکٹر مواد کے بہت سے چھوٹے کرسٹل اناج سے بنے ہوتے ہیں، جسے ہیٹروجنکشن کہتے ہیں۔ جنرللوئے اس قسم کے پتلی فلم والے آلات کو ایک اکائی کے طور پر بنایا جا سکتا ہے - یعنی یک سنگی طور پر - پرت کے اوپر ایک تہہ کے ساتھ کچھ سبسٹریٹ پر ترتیب وار جمع کیا جاتا ہے، بشمول اینٹی ریفلیکشن کوٹنگ اور شفاف کنڈکٹنگ آکسائیڈ کو جمع کرنا۔

تہوں کیا ہے؟

عام طور پر پتلی فلم والے سولر پینل کے اوپر ایک بہت ہی پتلی (0.1 مائیکرون سے کم) پرت ہوتی ہے جسے "ونڈو" پرت کہا جاتا ہے تاکہ سپیکٹرم کے صرف اعلی توانائی والے سرے سے روشنی کی توانائی جذب ہو سکے۔ یہ کافی پتلا ہونا چاہیے اور اس میں کافی وسیع بینڈ گیپ (2.8 eV یا اس سے زیادہ) ہونا چاہیے تاکہ تمام دستیاب روشنی کو انٹرفیس (heterojunction) کے ذریعے جذب کرنے والی تہہ تک پہنچا سکے۔ کھڑکی کے نیچے جذب کرنے والی پرت، عام طور پر ڈوپڈ پی قسم، تیز کرنٹ کے لیے اعلی جذب (فوٹونز کو جذب کرنے کی صلاحیت) سے لیس ہوتی ہے اور اچھی وولٹیج فراہم کرنے کے لیے مناسب بینڈ گیپ ہوتی ہے۔

بیک شیٹ کیا ہے؟

پولیمر یا مختلف اضافی اشیاء کے ساتھ پولیمر کے امتزاج کے طور پر، بیک شیٹ کو شمسی خلیوں اور بیرونی ماحول کے درمیان رکاوٹ فراہم کرنے کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے۔ جس سے ہم دیکھ سکتے ہیں کہ بیک شیٹ سولر پینل کی پائیداری، کارکردگی اور لمبی عمر میں ایک اہم جز ہے۔

جنکشن باکس کیا ہے؟

برقی کنکشن رکھنے اور ان کی حفاظت کے لیے استعمال ہونے والے برقی دیوار کے طور پر، جنکشن باکس کو خاص طور پر بجلی کے کنکشنز کے لیے ایک محفوظ اور محفوظ ماحول فراہم کرنے کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے تاکہ لائیو تاروں کے ساتھ حادثاتی رابطے کو روکا جا سکے اور مستقبل میں دیکھ بھال یا مرمت کو آسان بنایا جا سکے۔ عام طور پر ایک PV جنکشن باکس سولر پینل کے پچھلے حصے سے منسلک ہوتا ہے اور اس کے آؤٹ پٹ انٹرفیس کے طور پر کام کرتا ہے۔ زیادہ تر فوٹو وولٹک ماڈیولز کے بیرونی کنکشنز MC4 کنیکٹرز کا استعمال کرتے ہیں تاکہ سسٹم کے باقی حصوں سے آسان موسمی روابط کو آسان بنایا جا سکے۔ ایک USB پاور انٹرفیس بھی استعمال کیا جا سکتا ہے۔

3 پتلی فلم سولر پینلز کی ترقی کی تاریخ

پتلی فلم والے سولر پینلز کی تاریخ 1970 کی دہائی کی ہے، جب محققین نے شمسی توانائی کو استعمال کرنے کے لیے سیمی کنڈکٹرز کی پتلی فلم (a-Si) کے استعمال پر اپنی مٹھی کی کھوج شروع کی، اس وقت تجارتی استعمال کے لیے پتلی فلم کی ٹیکنالوجی میں دلچسپی تھی۔ اور ایرو اسپیس ایپلی کیشنز بے ترتیب سلکان پتلی فلم شمسی آلات کی ترقی کو فروغ دیتے ہیں۔

1980 کی دہائی میں، ٹیکنالوجی میں ہونے والی پیش رفت نے موجودہ پتلی فلم کے مواد کو نئے مواد میں پھیلانے میں سہولت فراہم کی، جیسے کیڈمیم ٹیلورائیڈ (CdTe) اور کاپر انڈیم گیلیم سیلینائیڈ (CIGS)، جس میں تبادلوں کی کارکردگی زیادہ ہے اور پیداواری لاگت کم ہے۔

1990 اور 2000 کی دہائی نئی تیسری نسل کے شمسی مواد کی تلاش میں اہم پیشرفت کا وقت تھا – روایتی ٹھوس ریاستی مواد کے لیے نظریاتی کارکردگی کی حدوں پر قابو پانے کی صلاحیت کے ساتھ۔ منگ کی نئی مصنوعات جیسے کہ ڈائی سنسیٹائزڈ سولر سیلز، کوانٹم ڈاٹ سولر سیلز تیار کیے گئے۔

2010 اور 2020 کی دہائی کے اوائل میں، پتلی فلم شمسی ٹیکنالوجی میں جدت نے تیسری نسل کی شمسی ٹیکنالوجی کو نئی ایپلی کیشنز تک پھیلانے اور پیداواری لاگت کو کم کرنے کی کوششیں شامل کیں۔ 2004 میں، نیشنل رینیوایبل انرجی لیبارٹری (NREL) نے CIGS پتلی فلم ماڈیول کے لیے 19.9% ​​کی عالمی ریکارڈ کارکردگی حاصل کی۔ 2022 میں، لچکدار نامیاتی پتلی فلم شمسی خلیوں کو تانے بانے میں ضم کیا گیا۔

آج کل، لچکدار نامیاتی پتلی فلم کے شمسی خلیے جو کہ تانے بانے میں ضم ہوتے ہیں انہیں روایتی سلیکون پینلز کے مقابلے میں ایک بہتر انتخاب بناتے ہیں۔ اسی سال میں مارکیٹ شیئر، بشمول یوٹیلیٹی پیمانے پر پیداوار کا 30 فیصد۔

4. سولر پینلز کی اقسام

پتلی فلم کے شمسی خلیات کی تیاری کے لیے کئی قسم کے مواد استعمال کیے جاتے ہیں، ان کے خام مال کی بنیاد پر انہیں چار اقسام میں تقسیم کیا جا سکتا ہے۔ 

l Cadmium Telluride (CdTe) Thin-Film Panels ایک قسم کے سولر پینل ہیں جو کیڈیمیم ٹیلورائیڈ کی ایک پتلی پرت کا استعمال کرتے ہیں جو ایک سبسٹریٹ مواد پر جمع ہوتا ہے، جیسے شیشہ یا سٹینلیس سٹیل، سیمی کنڈکٹر مواد کے طور پر۔ نہ صرف ہلکا پھلکا اور انسٹال کرنا آسان ہے، وہ کم روشنی والے حالات میں بھی زیادہ توانائی پیدا کرتے ہیں، جس کا مطلب ہے کہ وہ ابر آلود یا ابر آلود موسم میں بھی بجلی پیدا کر سکتے ہیں۔ یہ اندازہ لگایا گیا ہے کہ CdTe پتلی فلم شمسی پینل معیاری ٹیسٹنگ کنڈیشنز (STC) کے تحت 19% کارکردگی تک پہنچ گئے ہیں، لیکن واحد سولر سیلز نے 22.1% کی افادیت حاصل کی ہے۔ تاہم، کیڈیمیم کے زہریلے ہونے کے بارے میں کچھ خدشات ہیں، کیونکہ یہ ایک بھاری دھات ہے جسے مناسب طریقے سے ضائع نہ کرنے کی صورت میں ماحولیاتی نقصان پہنچ سکتا ہے۔

l کاپر انڈیم گیلیم سیلینائڈ (سی آئی جی ایس) پتلی فلم پینلز ایک مولیبڈینم (مو) الیکٹروڈ کی تہہ کو سبسٹریٹ پر پھٹنے کے عمل کے ذریعے رکھ کر تیار کیے جاتے ہیں۔ دیگر PV ٹیکنالوجیز کے مقابلے میں، ان میں اعلی کارکردگی ہے اور مستقبل میں 33% کی نظریاتی کارکردگی حاصل کر سکتے ہیں۔ اس کے علاوہ، وہ کریکنگ یا ٹوٹنے اور آسانی سے چلنے کا کم خطرہ رکھتے ہیں۔ تاہم، ان فوائد کے باوجود، قیمت دیگر ٹیکنالوجیز کے مقابلے نسبتاً زیادہ مہنگی ہے، جو ان کی مزید ترقی کو روک سکتی ہے۔

l امورفوس سلیکون (a-Si) پتلی فلم پینلز پی-i-n یا n-i-p کنفیگریشن کے ساتھ شیشے کی پلیٹوں یا لچکدار سبسٹریٹس پر کارروائی کرکے تیار کیے جاتے ہیں۔ a-Si پتلی فلم پینلز کے فوائد میں ان کی لچک اور ہلکی ساخت شامل ہے، جو انہیں پورٹیبل ایپلی کیشنز، جیسے کیمپنگ یا ریموٹ سینسرز کو طاقت دینے کے لیے مثالی بناتی ہے۔ تاہم، چونکہ ان پینلز کے لیے کنڈکٹو شیشہ مہنگا ہے اور عمل سست ہے، اس لیے اس کی قیمت تقریباً $0.69/W ہے۔

l Gallium Arsenide (GaAs) پتلی فلم پینل مینوفیکچرنگ کے عمل کے باقاعدہ پتلی فلم شمسی خلیوں کی نسبت زیادہ پیچیدہ ہیں۔ یہ قابل ذکر ہے کہ وہ 39.2٪ تک اعلی کارکردگی حاصل کرتے ہیں اور گرمی اور نمی کے خلاف زیادہ مزاحم ہیں۔ بہر حال، مینوفیکچرنگ کا وقت، مواد کی لاگت، اور اعلی نمو کے مواد، اسے کم قابل عمل انتخاب بناتے ہیں۔

5. پتلی فلم سولر پینلز کی ایپلی کیشنز

سلکان فوٹوولٹکس کے متبادل کے ابھرتے ہوئے طبقے کے طور پر، پتلی فلم والے سولر پینل بنیادی طور پر درج ذیل شعبوں میں استعمال ہوتے ہیں۔

l بلڈنگ انٹیگریٹڈ فوٹوولٹکس (BIPV)

چونکہ پتلی فلم PV پینل سلیکون پینلز سے 90% تک ہلکے ہو سکتے ہیں، اس لیے ایک ایپلی کیشن جو دنیا بھر میں مقبول ہونا شروع ہو رہی ہے وہ ہے BIPV، جہاں سولر پینل چھت کی ٹائلوں، کھڑکیوں، کمزور ڈھانچے وغیرہ سے منسلک ہوتے ہیں۔ مزید برآں،  کچھ قسم کی پتلی فلم PV کو نیم شفاف بنایا جا سکتا ہے، جو گھروں اور عمارتوں کے لیے جمالیات کو برقرار رکھنے میں مدد کرتی ہے جبکہ شمسی توانائی کی پیداوار کے امکان کو بھی اجازت دیتی ہے۔

l خلائی ایپلی کیشنز

ہلکے وزن، انتہائی موثر، وسیع درجہ حرارت اور تابکاری کے خلاف مزاحمت کے نقصانات کی وجہ سے، پتلی فلم والے سولر پینلز، خاص طور پر CIGS اور GaAs سولر پینل، خلائی ایپلی کیشنز کے لیے ایک مثالی رہے ہیں۔

l گاڑیاں اور سمندری ایپلی کیشنز

پتلی فلم والے سولر پینلز کا ایک عام استعمال گاڑیوں کی چھتوں (خاص طور پر RVs یا بسوں) اور کشتیوں اور دیگر جہازوں کے ڈیکوں پر لچکدار PV ماڈیولز کی تنصیب ہے، جو کہ جمالیات کو برقرار رکھتے ہوئے بجلی کو چلانے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔

l پورٹیبل ایپلی کیشنز

اس کی پورٹیبلٹی اور سائز نے اسے چھوٹے خود سے چلنے والے الیکٹرانکس اور انٹرنیٹ آف تھنگس (IoT) کے شعبے میں ایک پائیدار ترقی فراہم کی ہے، جس کی توقع ہے کہ آنے والے سالوں میں اس میں خاطر خواہ اضافہ ہوگا۔ اور اس کی ترقی کے ساتھ، اسے فولڈ ایبل سولر پینلز، سولر پاور بینک، شمسی توانائی سے چلنے والے لیپ ٹاپ وغیرہ کے ساتھ دور دراز کے مقامات پر مزید لاگو کیا جا سکتا ہے۔

6. پتلی فلم سولر پینلز کی ترقی کے رجحانات

دنیا بھر میں شمسی توانائی کی بڑھتی ہوئی قبولیت کے ساتھ، توانائی کی سخت پابندیوں کے نفاذ اور سبز ذرائع کو گرڈ میں ضم کرنے کی بڑھتی ہوئی حکومتی کوششوں کے ساتھ، 2030 تک 8.29 فیصد کی قابل ذکر CAGR کے ساتھ پتلی فلم والے سولر پینلز تقریباً 27.11 بلین امریکی ڈالر تک پہنچنے کی توقع ہے۔ 2022 سے 2030 اضافہ اس کے فوائد اور R کی وجہ سے ہوا ہے۔&D، چونکہ یہ انتہائی اقتصادی اور آسانی سے بنائے گئے ہیں، اس لیے کم مواد استعمال کریں اور کم فضلہ پیدا کریں۔ اور آر&ڈی سولر سیل کی برداشت اور کارکردگی کو بڑھانے کے لیے مارکیٹ کی ترقی کے نئے مواقع بھی پیدا کرے گا۔

تاہم، مواقع چیلنج کے ساتھ مل کر آتے ہیں. مسابقت کی اعلیٰ سطح، بدلتے ہوئے ریگولیٹری ماحول کے ساتھ ساتھ قلیل مالیات اور وسائل کی دستیابی کا مطلب یہ ہے کہ فی الحال وہ عالمی مارکیٹ شیئر کا ایک بڑا حصہ لینے کے قابل نہیں ہو سکتے۔

7 پتلی فلم سولر پینلز کی سرمایہ کاری کا تجزیہ

حالیہ برسوں میں پتلی فلم کے شمسی خلیوں کی مارکیٹ ترقی کرتی نظر آتی ہے، جو کئی عوامل سے متاثر ہے۔

l مصنوعات کی قسم کا تجزیہ

2018 میں، CdTe نے ایسی قیمت پر بجلی پیدا کی جو توانائی کے روایتی فوسل ایندھن کے ذرائع سے نمایاں طور پر کم تھی۔ اس کے غیر زہریلے، سستے آپریشن اور پیداواری لاگت کی وجہ سے، اس وقت دنیا بھر کی پتلی فلم سولر سیل مارکیٹ پر cadmium Telluride زمرہ کا غلبہ ہے، اور یہ توقع کی جاتی ہے کہ یہ پیشین گوئی کی پوری مدت میں تیز ترین شرح سے ترقی کرتا رہے گا۔

l اختتامی صارف کا تجزیہ

تنصیب اور دیکھ بھال کے اخراجات کو کم کرنے کے لیے بڑھتی ہوئی ترقی اور تحقیق سے صارفین کی ضروریات میں اضافہ ہو سکتا ہے۔ 2022 میں، یوٹیلیٹی مارکیٹ نے دنیا بھر کی پتلی فلم سولر سیل مارکیٹ پر غلبہ حاصل کر لیا، اور یہ پیشین گوئی کی گئی ہے کہ یہ پیشین گوئی کی پوری مدت میں تیز ترین شرح سے ترقی کرتا رہے گا۔ . چونکہ پتلی فلم والے سولر پینلز بہت سست رفتار سے کم ہوتے ہیں، اس لیے وہ روایتی c-Si سولر پینلز کا ایک ممکنہ متبادل پیش کرتے ہیں۔

l علاقائی تجزیہ

ایشیا پیسیفک 2022 میں پتلی فلم کے شمسی خلیوں کے لیے دنیا کا سب سے بڑا خطہ تھا، اور یہ توقع کی جاتی ہے کہ یہ بلند ترین شرح سے پھیلتا رہے گا، جو کہ بہت سے عوامل کے باعث ہے۔ مثال کے طور پر، دنیا بھر میں سب سے بڑی سولر پی وی مارکیٹ کے طور پر، چین 2030 تک قابل تجدید توانائی کے ہدف کو 20% سے بڑھا کر 35% کر دے گا۔ اور چین میں افادیت کے پیمانے پر سولر فوٹو وولٹک سہولیات زیادہ تر پتلی فلم کی ٹیکنالوجی کو استعمال کرتی ہیں۔ مزید برآں، جاپان نے بھی آگے بڑھنے میں صرف پائیدار طاقت استعمال کرنے کے اپنے ارادے کا اعلان کیا ہے۔

8 اعلیٰ معیار کی پتلی فلم سولر پینلز کے لیے غور کرنے کی چیزیں

سولر پینل خریدتے وقت نہ صرف قیمت اور معیار کو مدنظر رکھنا چاہیے بلکہ دیگر عوامل کو بھی مدنظر رکھنا چاہیے۔

l کارکردگی: اعلی کارکردگی سورج کی زیادہ توانائی کو بجلی میں تبدیل کر سکتی ہے۔ عام طور پر چارج کیریئرز کا زیادہ ارتکاز ہونا چالکتا کو بڑھا کر شمسی سیل کی کارکردگی کو بڑھا سکتا ہے۔ سولر سیل میں کنسنٹریٹر کا اضافہ نہ صرف کارکردگی کو بڑھانے میں مدد کرتا ہے بلکہ سیل کو بنانے کے لیے درکار جگہ، مواد اور لاگت کو بھی کم کر سکتا ہے۔

l استحکام اور زندگی بھر: کچھ پتلی فلموں کے ماڈیولز میں مختلف حالات میں تنزلی کے مسائل بھی ہوتے ہیں۔ تمام مواد میں، CdTe درجہ حرارت کے ساتھ کارکردگی میں کمی کے خلاف بہترین مزاحمت کو ظاہر کرتا ہے۔ اور دیگر پتلی فلمی مواد کے برعکس، CdTe ماحولیاتی حالات جیسے درجہ حرارت اور نمی کے لیے کافی حد تک لچکدار ہوتا ہے، لیکن لچکدار CdTe پینل لاگو دباؤ یا تناؤ کے تحت کارکردگی میں کمی کا تجربہ کر سکتے ہیں۔

l وزن: یہ پتلی فلم سولر پینل کی کثافت سے مراد ہے۔ عام طور پر، پتلی فلم والے سولر پینل کا وزن ہلکا ہوتا ہے لہذا آپ کو اپنی چھت پر ڈیڈ ویٹ لگانے سے خوفزدہ نہیں ہونا چاہیے۔ بہر حال، وزن کو منتخب کرتے وقت ابھی بھی غور کرنے کی ضرورت ہے تاکہ یہ یقینی بنایا جا سکے کہ یہ تنصیب کے لیے زیادہ بوجھ نہیں بنے گا۔

l درجہ حرارت: اس کا مطلب ہے کم سے کم اور زیادہ سے زیادہ درجہ حرارت جس میں پتلی فلم سولر پینل کام کر سکتا ہے۔ عام طور پر، تمام بہترین پتلی فلم سولر پینلز کا کم از کم درجہ حرارت -40 ° C اور زیادہ سے زیادہ درجہ حرارت 80 ° C سمجھا جاتا ہے۔