شمسي سيلن جي قسمن تي هڪ مختصر بحث

شمسي توانائي هڪ ڀيرو ترقي يافته خلائي جهازن ۽ ڪجهه فينسي گيجٽ جي محفوظ هئي، پر هاڻي اهو معاملو ناهي. گذريل ڏهاڪي دوران، شمسي توانائي هڪ خاص توانائي جي ذريعن کان عالمي توانائي جي منظرنامي جي هڪ اهم ستون ۾ تبديل ٿي وئي آهي.

زمين مسلسل لڳ ڀڳ 173,000TW شمسي شعاعن جي سامهون آهي، جيڪا عالمي سراسري بجلي جي گهرج کان ڏهه ڀيرا وڌيڪ آهي.

[1] هن 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 مجموعي طور تي 5.77٪ يو ايس جي بجلي جي پيداوار جي حساب سان، 2022 ۾ 4.95٪ کان مٿي.

[2] جيتوڻيڪ فوسل ايندھن (خاص طور تي قدرتي گئس ۽ ڪوئلي) 2022 ۾ يو ايس جي بجلي جي پيداوار جو 60.4٪ جيترو حساب ڪندو،

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

 

شمسي سيلن جا قسم

 

في الحال، مارڪيٽ تي شمسي سيلز (جنهن کي فوٽووولٽڪ (PV) سيلز جي نالي سان پڻ سڃاتو وڃي ٿو) جا ٽي وڏا قسم آهن: ڪرسٽل، پتلي فلم، ۽ اڀرندڙ ٽيڪنالاجيون. انهن ٽن قسمن جي بيٽرين جا پنهنجا فائدا آهن ڪارڪردگي، قيمت ۽ عمر جي لحاظ کان.

 

01 ڪرسٽل

اڪثر گھر جي ڇت تي شمسي پينل اعلي پاڪائي واري مونوڪريسٽل لائن سلکان مان ٺهيل آهن. هن قسم جي بيٽري 26 سيڪڙو کان وڌيڪ ڪارڪردگي حاصل ڪئي آهي ۽ تازن سالن ۾ 30 سالن کان وڌيڪ جي خدمت زندگي.

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

 

پولي ڪرسٽل لائن سلڪون جي قيمت مونوڪريسٽل لائن سلکان کان گھٽ آھي، پر گھٽ ڪارائتو آھي ۽ ان جي عمر گھٽ آھي. گھٽ ڪارڪردگي جو مطلب آھي وڌيڪ پينل ۽ وڌيڪ علائقي جي ضرورت آھي.

 

شمسي سيلز ملٽي جنڪشن گيليم آرسنائيڊ (GaAs) ٽيڪنالاجي جي بنياد تي روايتي شمسي سيلز کان وڌيڪ موثر آهن. انهن سيلن ۾ گھڻن پرت جي جوڙجڪ آهي، ۽ هر پرت مختلف مواد استعمال ڪري ٿي، جهڙوڪ انڊيم گيليم فاسفائيڊ (GaInP)، انڊيم گيليم آرسنائيڊ (InGaAs) ۽ جرميميم (Ge)، سج جي مختلف ويڪرائي ڦاڪن کي جذب ڪرڻ لاءِ. جيتوڻيڪ انهن ملٽي جنڪشن سيلز کي اعليٰ ڪارڪردگي حاصل ڪرڻ جي توقع ڪئي وئي آهي، اهي اڃا تائين اعلي پيداوار جي قيمتن ۽ نابالغ تحقيق ۽ ترقي جو شڪار آهن، جيڪي انهن جي تجارتي فزيبلٽي ۽ عملي ايپليڪيشنن کي محدود ڪن ٿا.

 

02 فلم

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

 

هن پتلي-فلم ٽيڪنالاجي ۾، هڪ 1-مربع-ميٽر شمسي ماڊل ۾ AAA-سائز نڪل-ڪيڊيميم (Ni-Cd) بيٽري کان گهٽ ڪيڊميم شامل آهي. ان کان علاوه، شمسي ماڊلز ۾ ڪيڊميئم ٽيليوريم جو پابند هوندو آهي، جيڪو پاڻيءَ ۾ حل نه ٿيندڙ هوندو آهي ۽ 1,200 ° C جي درجه حرارت تي مستحڪم رهي ٿو. اهي عنصر پتلي فلم بيٽرين ۾ ڪيڊيميم ٽيلورائڊ استعمال ڪرڻ جي زهر جي خطرن کي گھٽائي ڇڏيندا آهن.

 

زمين جي ڪرسٽ ۾ ٽيليوريم جو مواد صرف 0.001 حصا في ملين آهي. جيئن پلاٽينم هڪ ناياب عنصر آهي، ٽيليوريم جي نادريت ڪيڊيميم ٽيلرائيڊ ماڊل جي قيمت کي خاص طور تي متاثر ڪري سگهي ٿي. بهرحال، اهو ممڪن آهي ته هن مسئلي کي گهٽائڻ لاء ري سائيڪلنگ عملن ذريعي.

cadmium telluride ماڊلز جي ڪارڪردگي 18.6٪ تائين پهچي سگهي ٿو، ۽ هڪ ليبارٽري ماحول ۾ بيٽري جي ڪارڪردگي 22٪ کان وڌيڪ ٿي سگهي ٿو. [5] آرسنڪ ڊوپنگ کي استعمال ڪرڻ سان ٽامي ڊاپنگ کي تبديل ڪرڻ لاء، جيڪو هڪ ڊگهي وقت تائين استعمال ڪيو ويو آهي، ماڊل جي زندگي کي تمام گهڻو بهتر ڪري سگهي ٿو ۽ ڪرسٽل بيٽرين جي مقابلي جي سطح تي پهچي سگهي ٿو.

 

03 اڀرندڙ ٽيڪنالاجيون

 

الٽرا پتلي فلمون (1 مائڪرون کان گھٽ) استعمال ڪندي اڀرندڙ فوٽووولٽڪ ٽيڪنالاجيز ۽ سڌي طرح جمع ڪرڻ واريون ٽيڪنالاجيون پيداوار جي قيمتن کي گھٽائينديون ۽ شمسي سيلز لاءِ اعليٰ معيار جا سيمي ڪنڊڪٽر مهيا ڪنديون. اهي ٽيڪنالاجيون قائم ڪيل مواد جهڙوڪ سلڪون، ڪيڊيميم ٽيلورائڊ ۽ گيليم آرسنائيڊ جا مقابلا ٿيڻ جي اميد رکن ٿيون.

 

[6]هن فيلڊ ۾ ٽي مشهور ٿلهي فلم ٽيڪنالاجيون آهن: ڪاپر زنڪ ٽين سلفائيڊ (Cu2ZnSnS4 يا CZTS)، زنڪ فاسفائيڊ (Zn3P2) ۽ سنگل والڊ ڪاربن نانوٽوبس (SWCNT). ليبارٽري سيٽنگ ۾، تانبا انڊيم گيليم سلينائيڊ (سي آءِ جي ايس) سولر سيلز 22.4 سيڪڙو جي شاندار ڪارڪردگيءَ تي پهچي چڪا آهن. بهرحال، تجارتي پيماني تي اهڙي ڪارڪردگي جي سطح کي نقل ڪرڻ هڪ چئلينج رهي ٿو.

[7] Lead halide perovskite پتلي فلم سيلز هڪ پرڪشش اڀرندڙ شمسي ٽيڪنالاجي آهن. Perovskite مادي جو هڪ قسم آهي، جيڪو ڪيميائي فارمولا ABX3 جي عام ڪرسٽل ساخت سان آهي. اھو ھڪڙو پيلو، ناسي يا ڪارو معدني آھي جنھن جو مکيه جزو ڪلسيم ٽائيٽنٽ (CaTiO3) آھي. تجارتي پيماني تي سلڪون تي ٻڌل پرووسڪائٽ ٽينڊم سولر سيلز ٺاهيل يو جي ڪمپني آڪسفورڊ پي وي پاران 28.6٪ جي رڪارڊ ڪارڪردگي حاصل ڪئي ۽ هن سال پيداوار ۾ ويندي.

[8] صرف چند سالن ۾، perovskite شمسي سيلز موجوده ڪيڊيميم ٽيلورائڊ پتلي-فلم سيلز وانگر ڪارڪردگي حاصل ڪئي آهي. پيروسڪائٽ بيٽرين جي شروعاتي تحقيق ۽ ترقي ۾، عمر هڪ وڏو مسئلو هو، ايترو مختصر ته اهو صرف مهينن ۾ حساب ڪري سگهجي ٿو.

اڄ، perovskite سيلز 25 سالن يا وڌيڪ جي خدمت زندگي آهي. في الحال، perovskite شمسي سيلز جا فائدا اعلي تبادلي جي ڪارڪردگي (25٪ کان وڌيڪ)، گهٽ پيداوار جي قيمت ۽ پيداوار جي عمل لاء گهربل گهٽ درجه حرارت آهن.

 

تعمير ٿيل شمسي پينل

 

ڪجھ شمسي سيلون ٺهيل آهن شمسي اسپيڪٽرم جي صرف هڪ حصي کي پڪڙڻ لاءِ جڏهن ته ظاهري روشني کي گذرڻ جي اجازت ڏئي ٿي. انهن شفاف سيلن کي dy-sensitized سولر سيلز (DSC) چئجي ٿو ۽ 1991 ۾ سوئٽزرلينڊ ۾ پيدا ٿيا. تازو سالن ۾ نئين R&D نتيجن DSCs جي ڪارڪردگي کي بهتر بڻايو آهي، ۽ شايد گهڻو وقت نه لڳندو جڏهن اهي سولر پينل مارڪيٽ ۾ ايندا.

 

ڪجھ ڪمپنيون غير نامياتي نانو ذرات کي شيشي جي پولي ڪاربونيٽ تہن ۾ داخل ڪن ٿيون. هن ٽيڪنالاجي ۾ نانو ذرات اسپيڪٽرم جي مخصوص حصن کي شيشي جي ڪنارن ڏانهن منتقل ڪن ٿا، اڪثر اسپيڪٽرم مان گذرڻ جي اجازت ڏين ٿا. شيشي جي ڪنارن تي مرڪوز روشني وري شمسي سيلز ذريعي استعمال ڪئي ويندي آهي. ان کان علاوه، شفاف شمسي ونڊوز ۽ عمارت جي ٻاهرئين ڀتين تي پرووسڪائٽ پتلي فلم جي مواد کي لاڳو ڪرڻ لاء ٽيڪنالاجي هن وقت اڀياس ڪئي پئي وڃي.

 

شمسي توانائي لاءِ گهربل خام مال

شمسي توانائي جي پيداوار کي وڌائڻ لاء، اهم خام مال جهڙوڪ سلکان، چاندي، ٽامي ۽ ايلومينيم جي مائننگ جي مطالبن ۾ اضافو ٿيندو. يو ايس ڊپارٽمينٽ آف انرجي جو چوڻ آهي ته دنيا جي ميٽالرجيڪل گريڊ سلکان (MGS) جو لڳ ڀڳ 12 سيڪڙو سولر پينلز لاءِ پولي سليڪون ۾ پروسيس ڪيو ويندو آهي.

 

چين هن فيلڊ ۾ هڪ اهم رانديگر آهي، دنيا جي MGS جو لڳ ڀڳ 70٪ ۽ 2020 ۾ ان جي پولي سليڪون سپلائي جو 77٪ پيدا ڪري ٿو.

 

سلڪون کي پولي سلڪون ۾ تبديل ڪرڻ جي عمل کي تمام تيز گرمي جي ضرورت آهي. چين ۾، انهن عملن لاء توانائي خاص طور تي ڪوئلي مان اچي ٿو. زنجيانگ وٽ ڪوئلي جا وسيلا ۽ گھٽ بجليءَ جي گھٽ قيمتن تي مشتمل آھي، ۽ ان جو پولي سليڪون پيداوار عالمي پيداوار جو 45 سيڪڙو آھي.

 

[12] شمسي پينل جي پيداوار دنيا جي چاندي جو تقريبا 10٪ استعمال ڪري ٿو. چاندي جي مائننگ بنيادي طور تي ميڪسيڪو، چين، پيرو، چلي، آسٽريليا، روس ۽ پولينڊ ۾ ٿئي ٿي ۽ مسئلا پيدا ڪري سگهن ٿا جهڙوڪ ڳري ڌاتو جي آلودگي ۽ مقامي برادرين جي جبري منتقلي.

 

ٽامي ۽ ايلومينيم جي مائننگ پڻ زمين جي استعمال جي چئلينج کي منهن ڏئي ٿي. يو ايس جيولوجيڪل سروي نوٽ ڪري ٿو ته چلي عالمي ٽامي جي پيداوار جو 27٪ آهي، پيرو (10٪)، چين (8٪) ۽ ڪانگو جي جمهوري جمهوريه (8٪). بين الاقوامي توانائي ايجنسي (آئي اي اي) يقين رکي ٿي ته جيڪڏهن 2050 تائين عالمي قابل تجديد توانائي جو استعمال 100٪ تائين پهچي وڃي، شمسي منصوبن مان ٽامي جي طلب تقريبا 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. جڏهن اسان هڪ يا ٻه ٽيڪنالاجي جي نشاندهي ڪنداسين ۽ انهن کي اصل ۾ ڪم ڪنداسين؟ شمسي توانائي کي گرڊ ۾ ڪيئن ضم ڪجي؟

 

شمسي توانائيءَ جي ارتقاءَ خصوصيت کان مرڪزي ڌارا تائين اسان جي توانائي جي ضرورتن کي پورو ڪرڻ ۽ ان کان وڌيڪ ڪرڻ جي صلاحيت کي نمايان ڪري ٿي. جڏهن ته ڪرسٽل سولر سيلز هن وقت مارڪيٽ تي ڇانيل آهن، ٿلهي فلم ٽيڪنالاجي ۾ واڌارو ۽ اڀرندڙ ٽيڪنالاجيون جهڙوڪ ڪيڊيميم ٽيلورائڊ ۽ پيرووسڪائٽس وڌيڪ موثر ۽ مربوط شمسي ايپليڪيشنن لاءِ راهه هموار ڪري رهيا آهن. شمسي توانائي کي اڃا تائين ڪيترن ئي چئلينجن کي منهن ڏيڻو پوي ٿو، جهڙوڪ خام مال جي مائننگ جو ماحولياتي اثر ۽ پيداوار ۾ رڪاوٽون، پر سڀ کان پوء، اها هڪ تيز ترقي ڪندڙ، جديد ۽ ترقي يافته صنعت آهي.

 

ٽيڪنيڪي ترقي ۽ پائيدار عملن جي صحيح توازن سان، شمسي توانائي جي ترقي ۽ ترقي هڪ صاف، وڌيڪ گھڻي توانائي جي مستقبل لاءِ رستو هموار ڪندي. انهي جي ڪري، اهو آمريڪي توانائي جي ميلاپ ۾ اهم واڌارو ڏيکاريندو ۽ اميد آهي ته عالمي پائيدار حل بڻجي وڃي.