شمسي سيلن جي قسمن تي مختصر بحث

شمسي توانائي ڪڏهن ترقي يافته خلائي جهازن ۽ ڪجهه فينسي گيجٽس لاءِ محفوظ هئي، پر هاڻي اها ڳالهه ناهي رهي. گذريل ڏهاڪي دوران، شمسي توانائي هڪ خاص توانائي جي ذريعن کان عالمي توانائي جي منظرنامي جي هڪ اهم ستون ۾ تبديل ٿي چڪي آهي.

زمين مسلسل تقريبن 173,000 ٽي وي شمسي شعاعن جي سامهون آهي، جيڪا عالمي سراسري بجلي جي گهرج کان ڏهه ڀيرا وڌيڪ آهي.

[1] ان جو مطلب آهي ته شمسي توانائي اسان جي سڀني توانائي جي ضرورتن کي پورو ڪرڻ جي صلاحيت رکي ٿي.

2023 جي پهرين اڌ ۾، شمسي توانائي جي پيداوار آمريڪا جي ڪل بجلي جي پيداوار جو 5.77 سيڪڙو هئي، جيڪا 2022 ۾ 4.95 سيڪڙو هئي.

[2] جيتوڻيڪ فوسل ايندھن (خاص طور تي قدرتي گئس ۽ ڪوئلو) 2022 ۾ آمريڪا جي بجلي جي پيداوار جو 60.4 سيڪڙو حصو وٺندا،

[3] پر شمسي توانائي جو وڌندڙ اثر ۽ شمسي توانائي ٽيڪنالاجي جي تيز ترقي ڌيان جي لائق آهي.

 

شمسي سيلن جا قسم

 

هن وقت، مارڪيٽ ۾ شمسي سيلز (جن کي فوٽووولٽڪ (PV) سيلز پڻ چيو ويندو آهي) جا ٽي وڏا درجا آهن: ڪرسٽل، پتلي فلم، ۽ ابھرندڙ ٽيڪنالاجيون. انهن ٽنهي قسمن جي بيٽرين جا ڪارڪردگي، قيمت ۽ عمر جي لحاظ کان پنهنجا فائدا آهن.

 

01 ڪرسٽل

گھڻا گھر جي ڇت جا سولر پينل اعليٰ پاڪائي واري مونو ڪرسٽل لائن سلڪون مان ٺهيل آهن. هن قسم جي بيٽري تازن سالن ۾ 26 سيڪڙو کان وڌيڪ ڪارڪردگي ۽ 30 سالن کان وڌيڪ سروس لائف حاصل ڪئي آهي.

[4] گهريلو سولر پينلز جي موجوده ڪارڪردگي تقريباً 22٪ آهي.

 

پولي ڪرسٽل لائن سلڪون جي قيمت مونو ڪرسٽل لائن سلڪون کان گهٽ آهي، پر گهٽ ڪارآمد آهي ۽ ان جي عمر گهٽ آهي. گهٽ ڪارڪردگي جو مطلب آهي ته وڌيڪ پينل ۽ وڌيڪ ايراضي جي ضرورت آهي.

 

شمسي سيلزملٽي جنڪشن گيليم آرسنائيڊ (GaAs) ٽيڪنالاجي تي ٻڌل روايتي شمسي سيلن کان وڌيڪ ڪارآمد آهن. انهن سيلن ۾ هڪ گھڻ-پرت واري جوڙجڪ آهي، ۽ هر پرت سج جي روشني جي مختلف طول موج کي جذب ڪرڻ لاءِ هڪ مختلف مواد استعمال ڪري ٿي، جهڙوڪ انڊيم گيليم فاسفائيڊ (GaInP)، انڊيم گيليم آرسنائيڊ (InGaAs) ۽ جرمينيم (Ge). جيتوڻيڪ انهن ملٽي جنڪشن سيلز کان توقع ڪئي ويندي آهي ته اهي اعليٰ ڪارڪردگي حاصل ڪندا، پر اهي اڃا تائين اعليٰ پيداوار جي قيمتن ۽ نابالغ تحقيق ۽ ترقي جو شڪار آهن، جيڪو انهن جي تجارتي ممڪن ۽ عملي ايپليڪيشنن کي محدود ڪري ٿو.

 

02 فلم

عالمي مارڪيٽ ۾ پتلي فلم فوٽووولٽڪ شين جو مکيه وهڪرو ڪيڊيميم ٽيلورائيڊ (سي ڊي ٽي) فوٽووولٽڪ ماڊلز آهن. دنيا ۾ لکين اهڙا ماڊل نصب ڪيا ويا آهن، جن جي چوٽي بجلي پيدا ڪرڻ جي صلاحيت 30GW کان وڌيڪ آهي. اهي بنيادي طور تي آمريڪا جي ڪارخاني ۾ يوٽيلٽي اسڪيل بجلي پيدا ڪرڻ لاءِ استعمال ٿيندا آهن.

 

هن پتلي فلم ٽيڪنالاجي ۾، 1-اسڪوائر ميٽر جي سولر ماڊيول ۾ AAA-سائيز نڪل-ڪيڊيميم (Ni-Cd) بيٽري کان گهٽ ڪيڊيميم هوندو آهي. ان کان علاوه، سولر ماڊيول ۾ ڪيڊيميم ٽيليوريم سان ڳنڍيل آهي، جيڪو پاڻي ۾ حل نه ٿيندو آهي ۽ 1,200 °C تائين گرمي پد تي مستحڪم رهندو آهي. اهي عنصر پتلي فلم بيٽرين ۾ ڪيڊيميم ٽيليوريڊ استعمال ڪرڻ جي زهريلي خطرن کي گهٽ ڪن ٿا.

 

زمين جي ڪرسٽ ۾ ٽيليوريم جو مواد صرف 0.001 حصا في ملين آهي. جيئن پلاٽينم هڪ ناياب عنصر آهي، تيئن ٽيليوريم جي نايابيت ڪيڊيميم ٽيليوريڊ ماڊيول جي قيمت کي خاص طور تي متاثر ڪري سگهي ٿي. بهرحال، ري سائيڪلنگ طريقن ذريعي هن مسئلي کي گهٽائڻ ممڪن آهي.

ڪيڊيميم ٽيلورائيڊ ماڊيولز جي ڪارڪردگي 18.6٪ تائين پهچي سگهي ٿي، ۽ ليبارٽري ماحول ۾ بيٽري جي ڪارڪردگي 22٪ کان وڌيڪ ٿي سگهي ٿي. [5] ڪاپر ڊوپنگ کي تبديل ڪرڻ لاءِ آرسينڪ ڊوپنگ استعمال ڪرڻ، جيڪو ڊگهي عرصي کان استعمال ٿي رهيو آهي، ماڊيول جي زندگي کي تمام گهڻو بهتر بڻائي سگهي ٿو ۽ ڪرسٽل بيٽرين جي مقابلي واري سطح تائين پهچي سگهي ٿو.

 

03 ابھرندڙ ٽيڪنالاجيون

 

الٽرا پتلي فلمن (1 مائڪرون کان گهٽ) ۽ سڌي جمع ڪرڻ جي طريقن کي استعمال ڪندي ابھرندڙ فوٽووولٽڪ ٽيڪنالاجيون پيداوار جي قيمتن کي گھٽائينديون ۽ شمسي سيلز لاءِ اعليٰ معيار جا سيمي ڪنڊڪٽر فراهم ڪنديون. انهن ٽيڪنالاجين کان توقع ڪئي ويندي آهي ته اهي سلڪون، ڪيڊميم ٽيلورائيڊ ۽ گيليم آرسنائيڊ جهڙن قائم ٿيل مواد جا مقابلا ڪنديون.

 

[6] هن ميدان ۾ ٽي مشهور پتلي فلم ٽيڪنالاجيون آهن: ڪاپر زنڪ ٽين سلفائيڊ (Cu2ZnSnS4 يا CZTS)، زنڪ فاسفائيڊ (Zn3P2) ۽ سنگل والڊ ڪاربن نانوٽيوب (SWCNT). ليبارٽري سيٽنگ ۾، ڪاپر انڊيم گيليم سيلينائيڊ (CIGS) سولر سيلز 22.4٪ جي متاثر ڪندڙ چوٽي جي ڪارڪردگي تي پهچي ويا آهن. بهرحال، تجارتي پيماني تي اهڙي ڪارڪردگي جي سطح کي نقل ڪرڻ هڪ چئلينج رهي ٿو.

[7]ليڊ هالائيڊ پيرووسڪائٽ پتلي فلم سيل هڪ پرڪشش ابھرندڙ شمسي ٽيڪنالاجي آهن. پيرووسڪائٽ هڪ قسم جو مادو آهي جنهن جي ڪيميائي فارمولا ABX3 جي هڪ عام ڪرسٽل structure آهي. اهو هڪ پيلو، ناسي يا ڪارو معدني آهي جنهن جو مکيه جزو ڪيلشيم ٽائيٽينيٽ (CaTiO3) آهي. برطانيه جي ڪمپني آڪسفورڊ پي وي پاران تيار ڪيل ڪمرشل-پيماني تي سلڪون تي ٻڌل پيرووسڪائٽ ٽينڊم سولر سيلز 28.6٪ جي رڪارڊ ڪارڪردگي حاصل ڪئي آهي ۽ هن سال پيداوار ۾ ويندا.

[8] صرف ڪجهه سالن ۾، پيرووسڪائٽ سولر سيلز موجوده ڪيڊميئم ٽيلورائيڊ پتلي فلم سيلز جي برابر ڪارڪردگي حاصل ڪئي آهي. پيرووسڪائٽ بيٽرين جي شروعاتي تحقيق ۽ ترقي ۾، عمر هڪ وڏو مسئلو هو، ايتري مختصر جو ان جو حساب صرف مهينن ۾ ڪري سگهجي ٿو.

اڄ، پيرووسڪائٽ سيلز جي سروس لائف 25 سال يا ان کان وڌيڪ آهي. في الحال، پيرووسڪائٽ سولر سيلز جا فائدا اعليٰ تبديلي جي ڪارڪردگي (25٪ کان وڌيڪ)، گهٽ پيداوار جي قيمت ۽ پيداوار جي عمل لاءِ گهربل گهٽ درجه حرارت آهن.

 

مربوط شمسي پينل ٺاهڻ

 

ڪجهه شمسي سيلز صرف شمسي اسپيڪٽرم جي هڪ حصي کي پڪڙڻ لاءِ ٺاهيا ويا آهن جڏهن ته نظر ايندڙ روشني کي گذرڻ جي اجازت ڏين ٿا. انهن شفاف سيلز کي ڊائي-سينسٽائيزڊ سولر سيلز (DSC) سڏيو ويندو آهي ۽ 1991 ۾ سوئٽزرلينڊ ۾ پيدا ٿيا هئا. تازن سالن ۾ نئين آر اينڊ ڊي نتيجن ڊي ايس سي جي ڪارڪردگي کي بهتر بڻايو آهي، ۽ شايد گهڻو وقت نه گذري جڏهن اهي شمسي پينل مارڪيٽ ۾ ايندا.

 

ڪجھ ڪمپنيون غير نامياتي نانو ذرات شيشي جي پولي ڪاربونيٽ تہن ۾ داخل ڪن ٿيون. هن ٽيڪنالاجي ۾ نانو ذرات اسپيڪٽرم جي مخصوص حصن کي شيشي جي ڪناري ڏانهن منتقل ڪن ٿا، جنهن جي ڪري اسپيڪٽرم جو گهڻو حصو گذري ٿو. شيشي جي ڪناري تي مرڪوز روشني کي پوءِ شمسي سيلز ذريعي استعمال ڪيو ويندو آهي. ان کان علاوه، شفاف شمسي ونڊوز تي پيرووسڪائيٽ پتلي فلم مواد لاڳو ڪرڻ ۽ ٻاهرين ڀتين جي تعمير لاءِ ٽيڪنالاجي جو هن وقت مطالعو ڪيو پيو وڃي.

 

شمسي توانائي لاءِ گهربل خام مال

شمسي توانائي جي پيداوار کي وڌائڻ لاءِ، سلڪون، چاندي، ٽامي ۽ ايلومينيم جهڙن اهم خام مال جي مائننگ جي گهرج وڌي ويندي. آمريڪي توانائي کاتي جو چوڻ آهي ته دنيا جي ميٽالرجيڪل گريڊ سلڪون (MGS) جو لڳ ڀڳ 12 سيڪڙو سولر پينلز لاءِ پولي سليڪون ۾ پروسيس ڪيو ويندو آهي.

 

چين هن ميدان ۾ هڪ اهم رانديگر آهي، جيڪو 2020 ۾ دنيا جي MGS جو لڳ ڀڳ 70 سيڪڙو ۽ ان جي پولي سليڪون سپلاءِ جو 77 سيڪڙو پيدا ڪري ٿو.

 

سلڪون کي پولي سلڪون ۾ تبديل ڪرڻ جي عمل لاءِ تمام گهڻي گرمي پد جي ضرورت هوندي آهي. چين ۾، انهن عملن لاءِ توانائي بنيادي طور تي ڪوئلي مان ايندي آهي. سنڪيانگ ۾ ڪوئلي جا وسيلا گهڻا آهن ۽ بجلي جي قيمت گهٽ آهي، ۽ ان جي پولي سلڪون پيداوار عالمي پيداوار جو 45 سيڪڙو آهي.

 

[12] شمسي پينل جي پيداوار دنيا جي چاندي جو لڳ ڀڳ 10 سيڪڙو استعمال ڪري ٿي. چاندي جي مائننگ بنيادي طور تي ميڪسيڪو، چين، پيرو، چلي، آسٽريليا، روس ۽ پولينڊ ۾ ٿيندي آهي ۽ ان سان ڳري ڌاتو جي آلودگي ۽ مقامي برادري جي جبري منتقلي جهڙا مسئلا پيدا ٿي سگهن ٿا.

 

ٽامي ۽ ايلومينيم جي کاڻ پڻ زمين جي استعمال لاءِ چئلينج پيدا ڪري ٿي. آمريڪي جيولوجيڪل سروي نوٽ ڪري ٿو ته چلي عالمي ٽامي جي پيداوار جو 27٪ حصو ڏئي ٿو، ان کان پوءِ پيرو (10٪)، چين (8٪) ۽ ڪانگو جي جمهوري جمهوريه (8٪) آهي. انٽرنيشنل انرجي ايجنسي (IEA) جو خيال آهي ته جيڪڏهن عالمي طور تي قابل تجديد توانائي جو استعمال 2050 تائين 100٪ تائين پهچي وڃي ٿو، ته شمسي منصوبن مان ٽامي جي طلب تقريبن ٽي ڀيرا ٿي ويندي.

[13] نتيجو

 

ڇا شمسي توانائي هڪ ڏينهن اسان جي توانائي جو مکيه ذريعو بڻجي ويندي؟ شمسي توانائي جي قيمت گهٽجي رهي آهي ۽ ڪارڪردگي بهتر ٿي رهي آهي. ساڳئي وقت، چونڊڻ لاءِ ڪيترائي مختلف شمسي ٽيڪنالاجي رستا آهن. اسان ڪڏهن هڪ يا ٻه ٽيڪنالاجي جي سڃاڻپ ڪنداسين ۽ انهن کي اصل ۾ ڪم ڪنداسين؟ شمسي توانائي کي گرڊ ۾ ڪيئن ضم ڪجي؟

 

شمسي توانائي جو خاص کان مکيه وهڪرو تائين ارتقا ان جي توانائي جي ضرورتن کي پورو ڪرڻ ۽ ان کان وڌيڪ ڪرڻ جي صلاحيت کي اجاگر ڪري ٿو. جڏهن ته ڪرسٽل سولر سيل هن وقت مارڪيٽ تي حاوي آهن، پتلي فلم ٽيڪنالاجي ۾ ترقي ۽ ابھرندڙ ٽيڪنالاجيون جهڙوڪ ڪيڊميم ٽيلورائيڊ ۽ پيرووسڪائٽس وڌيڪ ڪارآمد ۽ مربوط شمسي ايپليڪيشنن لاءِ رستو هموار ڪري رهيون آهن. شمسي توانائي اڃا تائين ڪيترن ئي چئلينجن کي منهن ڏئي ٿي، جهڙوڪ خام مال جي کان کني جو ماحولياتي اثر ۽ پيداوار ۾ رڪاوٽون، پر آخرڪار، اهو هڪ تيزي سان وڌندڙ، جديد ۽ اميد افزا صنعت آهي.

 

ٽيڪنالاجي جي ترقي ۽ پائيدار طريقن جي صحيح توازن سان، شمسي توانائي جي واڌ ۽ ترقي هڪ صاف ۽ وڌيڪ وافر توانائي جي مستقبل لاءِ رستو هموار ڪندي. انهي جي ڪري، اهو آمريڪي توانائي جي ميلاپ ۾ اهم واڌ ڏيکاريندو ۽ اميد آهي ته هڪ عالمي پائيدار حل بڻجي ويندو.