कल्पना कीजिए कि आपकी छत एक साधारण मौसम बाधा से निरंतर हरित ऊर्जा कारखाने में बदल रही है। सौर प्रौद्योगिकी, जिसे कभी भविष्यवादी माना जाता था, अब तेजी से मुख्यधारा की घरेलू सुविधा बन रही है। हाल के उद्योग सर्वेक्षणों से पता चलता है कि तीन-चौथाई से अधिक घर मालिक सौर ऊर्जा को एक बुद्धिमान निवेश के रूप में देखते हैं - यह आंकड़ा केवल दो वर्षों में लगभग दोगुना हो गया है। लेकिन वास्तव में ये साधारण दिखने वाले पैनल सूरज की रोशनी को बिजली में कैसे परिवर्तित करते हैं जो हमारे दैनिक जीवन को शक्ति प्रदान करती है?
यह लेख सौर पैनलों की आंतरिक कार्यप्रणाली की पड़ताल करता है, प्रत्येक मुख्य घटक की जांच करता है और कैसे वे सामूहिक रूप से सूर्य के प्रकाश को स्वच्छ, विश्वसनीय ऊर्जा में बदलते हैं। फोटोवोल्टिक कोशिकाओं से लेकर इनवर्टर तक, हम प्रत्येक तत्व के पीछे के कार्य, सामग्री और नवीनतम तकनीकों का विवरण देंगे, जो सौर ऊर्जा में संक्रमण पर विचार करने वाले घर मालिकों के लिए स्पष्ट मार्गदर्शन प्रदान करेंगे।
सौर सेल, जिन्हें फोटोवोल्टिक (पीवी) सेल भी कहा जाता है, प्रत्येक सौर पैनल के मूल के रूप में कार्य करते हैं। अर्धचालक सामग्री से बने - आमतौर पर सिलिकॉन - वे सीधे सूर्य के प्रकाश को बिजली में परिवर्तित करते हैं। जब सूरज की रोशनी से फोटॉन कोशिका की सतह पर हमला करते हैं, तो वे सिलिकॉन परमाणुओं में इलेक्ट्रॉनों को उत्तेजित करते हैं, जिससे वे मुक्त हो जाते हैं और विद्युत प्रवाह के रूप में प्रवाहित होते हैं। इस घटना को फोटोवोल्टिक प्रभाव के रूप में जाना जाता है।
सौर सेल प्रौद्योगिकी का प्रकार एक पैनल के समग्र प्रदर्शन और आदर्श अनुप्रयोगों को निर्धारित करता है। बाज़ार मुख्य रूप से ये वैरिएंट पेश करता है:
अधिकांश सौर पैनलों की ऊपरी परत में टेम्पर्ड ग्लास होता है, जो क्रिस्टलीय सिलिकॉन पैनल के कुल वजन का लगभग 75% होता है। रक्षा की यह पहली पंक्ति नाजुक सौर कोशिकाओं को मौसम और मलबे से बचाती है। निर्माता टेम्पर्ड ग्लास चुनते हैं क्योंकि यह नियमित ग्लास की तुलना में लगभग चार गुना अधिक मजबूत होता है, जो कठोर परिस्थितियों में दशकों तक विश्वसनीय संचालन सुनिश्चित करता है।
टिकाऊपन ही एकमात्र विचार नहीं है - कांच यह भी प्रभावित करता है कि सौर कोशिकाओं तक कितनी रोशनी पहुँचती है। यहां तक कि सबसे साफ कांच भी कुछ सूर्य के प्रकाश को प्रतिबिंबित करता है, अध्ययनों से पता चलता है कि लगभग 4% अवशोषण हानि होती है। क्षतिपूर्ति के लिए, 90% से अधिक आधुनिक पैनलों में एंटी-रिफ्लेक्टिव कोटिंग शामिल होती है जो अधिक प्रकाश पकड़ती है और समग्र दक्षता में सुधार करती है।
शीर्ष ग्लास और निचली बैकशीट के बीच में, सौर सेल एक सुरक्षात्मक इनकैप्सुलेंट परत में घिरे होते हैं। यह सामग्री कोशिकाओं को नमी और पर्यावरणीय क्षति से बचाते हुए सभी घटकों को एक साथ जोड़ती है जो दीर्घकालिक गिरावट का कारण बन सकती है। एनकैप्सुलेंट परतों के बीच विद्युत इन्सुलेशन भी बनाए रखता है जबकि कोशिकाओं तक सूरज की रोशनी पहुंचने के लिए पर्याप्त पारदर्शी रहता है।
सबसे आम एनकैप्सुलेंट एथिलीन-विनाइल एसीटेट (ईवीए) है, जो चलने वाले जूतों में कुशनिंग के समान एक लचीली, टिकाऊ और लागत प्रभावी सामग्री है। उच्च-प्रदर्शन वाले पैनलों के लिए, कुछ निर्माता दीर्घकालिक स्थायित्व को बढ़ाने के लिए पॉलीओलेफ़िन इलास्टोमर्स (POE) का उपयोग करते हैं।
सौर पैनल को पलटने से बैकशीट का पता चलता है - एक टिकाऊ पॉलिमर (प्लास्टिक) परत जो महत्वपूर्ण विद्युत इन्सुलेशन और संरचनात्मक सहायता प्रदान करते हुए कोशिकाओं को नमी और यूवी विकिरण से बचाती है।
चूँकि बैकशीट का क्षरण दक्षता में कमी और पैनल के जीवनकाल में कमी का एक प्राथमिक कारण है, निर्माता सावधानीपूर्वक इन सामग्रियों का चयन करते हैं। अधिकांश मानक "एकल-पक्षीय" पैनल रंगीन पॉलिमर बैकशीट (आमतौर पर सफेद या काले) का उपयोग करते हैं। इसके विपरीत, बाइफेशियल पैनल दोनों तरफ से सूरज की रोशनी को पकड़ते हैं, आमतौर पर बैकशीट की जगह कांच की परतों के साथ "डुअल-ग्लास" संरचना का उपयोग करते हैं। यह दृष्टिकोण उपयोगिता-पैमाने और वाणिज्यिक जमीनी प्रतिष्ठानों में आम है जहां परावर्तित सूरज की रोशनी उत्पादन को बढ़ावा दे सकती है।
हालाँकि आपको आम तौर पर पक्की आवासीय छतों पर दो चेहरे वाले पैनल नहीं मिलेंगे, लेकिन वे सपाट छतों, ग्राउंड-माउंटेड सिस्टम, कारपोर्ट और पेर्गोलस पर दिखाई दे सकते हैं। कुछ निर्माता अब हल्के "ग्लास-बैकशीट" डिज़ाइन पेश करते हैं जो पैनल के वजन को 7 से 13 पाउंड तक कम कर देते हैं, जिससे परिवहन और स्थापना आसान हो जाती है।
सौर पैनल फ्रेम आम तौर पर अपनी मजबूती, हल्के वजन और संक्षारण प्रतिरोध के लिए एल्यूमीनियम का उपयोग करते हैं - गुण जो दशकों के बाहरी स्थायित्व को सुनिश्चित करते हैं। जबकि स्टील एक विकल्प है, एल्यूमीनियम आवासीय सौर उद्योग मानक बना हुआ है।
फ़्रेम एक और महत्वपूर्ण उद्देश्य पूरा करते हैं: पैनलों के नीचे हवा का अंतर बनाना। यह वेंटिलेशन समय के साथ इष्टतम प्रदर्शन बनाए रखते हुए तापमान को नियंत्रित करने में मदद करता है।
प्रत्येक पैनल के पीछे एक छोटा मौसम प्रतिरोधी जंक्शन बॉक्स होता है जो बिजली के कनेक्शनों को मलबे और मौसम की क्षति से बचाता है।
जंक्शन बक्सों में महत्वपूर्ण बाईपास डायोड भी होते हैं जो पैनलों को बिजली हानि और संभावित विफलता से बचाते हैं। यदि छायांकन किसी पैनल के हिस्से को कवर करता है, तो ये डायोड प्रभावित खंड के चारों ओर करंट को पुन: निर्देशित करते हैं, जिससे ओवरहीटिंग को रोका जा सकता है जबकि पैनल के बाकी हिस्से को ऊर्जा पैदा करना जारी रखने की अनुमति मिलती है।
बारीकी से निरीक्षण करने पर पैनल की सतहों पर धातु की रेखाओं का एक ग्रिड दिखाई देता है। सबसे पतली रेखाएँ (उंगलियाँ) प्रत्येक कोशिका की सतह पर बिजली एकत्र करती हैं, जबकि मोटी ऊर्ध्वाधर रेखाएँ (बसबार) विद्युत राजमार्गों की तरह काम करती हैं, जो उंगलियों से इन्वर्टर और जंक्शन बॉक्स तक करंट ले जाती हैं। हालांकि अधिकांश पैनलों पर मानक, कुछ नए डिज़ाइन दक्षता में सुधार और छायांकन हानि को कम करने के लिए बसबारों को खत्म करते हैं।
इंस्टॉलर पैनलों को जोड़ने और उन्हें व्यापक सिस्टम से जोड़ने के लिए मानकीकृत कनेक्टर का उपयोग करते हैं। सबसे आम—MC4—में एक लॉकिंग तंत्र है जो आकस्मिक वियोग को रोकता है। एक उभरता हुआ विकल्प, सिंगल-पेयर ईथरनेट (एसपीई), एक ही केबल के माध्यम से डेटा और पावर दोनों संचारित कर सकता है, जो संभावित रूप से भविष्य के इंस्टॉलेशन को सरल बना सकता है, हालांकि अभी तक मुख्यधारा में नहीं है।
हालांकि भौतिक रूप से पैनलों का हिस्सा नहीं होने पर, इनवर्टर आवश्यक सिस्टम घटक हैं जो डायरेक्ट करंट (डीसी) बिजली पैनलों को घरों में उपयोग होने वाले प्रत्यावर्ती धारा (एसी) बिजली में परिवर्तित करते हैं। आवासीय प्रणालियाँ आम तौर पर दो इन्वर्टर प्रकारों में से एक का उपयोग करती हैं:
सौर ऊर्जा बिजली की लागत को कम कर सकती है और दीर्घकालिक ऊर्जा स्वतंत्रता प्रदान कर सकती है। पैनल घटकों और उनके इंटरैक्शन को समझने से घर के मालिकों को उपकरण प्रकार, वारंटी शर्तों और स्थापना प्रक्रियाओं सहित इंस्टॉलर प्रस्तावों का बेहतर मूल्यांकन करने में मदद मिलती है।
