तीसरी पीढ़ी फोटोवोल्टिक सेल
तीसरी पीढ़ी के फोटोवोल्टिक कोशिकाएं सौर कोशिकाएं हैं जो एकल बैंडगैप सौर कोशिकाओं के लिए 31-41% बिजली दक्षता की शॉकली-क्विसर सीमा को पार करने में सक्षम हैं। इसमें सेमीकंडक्टिंग पीएन जंक्शन (“पहली पीढ़ी”) और पतली फिल्म कोशिकाओं (“दूसरी पीढ़ी”) से बने कोशिकाओं के विकल्पों की एक श्रृंखला शामिल है। आम तीसरी पीढ़ी के सिस्टम में असंगत सिलिकॉन या गैलियम आर्सेनाइड से बने मल्टी-लेयर (“टंडेम”) कोशिकाएं शामिल होती हैं, जबकि अधिक सैद्धांतिक विकास में आवृत्ति रूपांतरण शामिल होता है, (यानी प्रकाश की आवृत्तियों को बदलना जो सेल प्रकाश आवृत्तियों के लिए उपयोग नहीं कर सकता है, जो सेल कर सकता है उपयोग करें – इस प्रकार अधिक शक्ति का उत्पादन), गर्म वाहक प्रभाव और अन्य एकाधिक वाहक निकासी तकनीकें।
उभरते फोटोवोल्टिक्स में शामिल हैं:
कॉपर जिंक टिन सल्फाइड सौर सेल (सीजेडटीएस), और सीजेडटीएसई और सीजेडटीएसई को व्युत्पन्न करता है
डाई-सेंसिटिज्ड सौर सेल, जिसे “ग्रेटज़ेल सेल” भी कहा जाता है
कार्बनिक सौर सेल
पेरोव्स्काइट सौर सेल
क्वांटम डॉट सौर सेल
विशेष रूप से पेरोव्स्काइट कोशिकाओं के शोध में उपलब्धियों को जनता में जबरदस्त ध्यान दिया गया है, क्योंकि उनकी शोध क्षमता हाल ही में 20 प्रतिशत से ऊपर बढ़ी है। वे कम लागत वाले अनुप्रयोगों का विस्तृत स्पेक्ट्रम भी प्रदान करते हैं। इसके अलावा, एक और उभरती हुई तकनीक, सांद्रता फोटोवोल्टिक्स (सीपीवी), ऑप्टिकल लेंस और ट्रैकिंग सिस्टम के संयोजन में उच्च कुशल, बहु-जंक्शन सौर कोशिकाओं का उपयोग करती है।
टेक्नोलॉजीज
सौर कोशिकाओं को रेडियो रिसीवर के लिए दृश्य प्रकाश समकक्ष के रूप में सोचा जा सकता है। एक रिसीवर में तीन मूल भाग होते हैं; एक एंटीना जो रेडियो तरंगों (प्रकाश) को एंटीना सामग्री में इलेक्ट्रॉनों की तरंगों की तरह गति में परिवर्तित करती है, एक इलेक्ट्रॉनिक वाल्व जो इलेक्ट्रॉनों को जालता है क्योंकि वे एंटीना के अंत से निकलते हैं, और एक ट्यूनर जो एक चयनित आवृत्ति के इलेक्ट्रॉनों को बढ़ाता है। एक रेडियो के समान सौर सेल बनाना संभव है, एक प्रणाली जिसे ऑप्टिकल रेक्टेंना कहा जाता है, लेकिन आज तक ये व्यावहारिक नहीं हैं।
सौर इलेक्ट्रिक बाजार का अधिकांश हिस्सा सिलिकॉन-आधारित उपकरणों से बना है। सिलिकॉन कोशिकाओं में, सिलिकॉन एंटीना (या इलेक्ट्रॉन दाता, तकनीकी रूप से) के साथ-साथ इलेक्ट्रॉन वाल्व दोनों के रूप में कार्य करता है। सिलिकॉन व्यापक रूप से उपलब्ध है, अपेक्षाकृत सस्ती है और इसमें एक बैंडगैप है जो सौर संग्रह के लिए आदर्श है। नकारात्मक स्तर पर यह थोक में सिलिकॉन का उत्पादन करने के लिए ऊर्जावान और आर्थिक रूप से महंगा है, और आवश्यक राशि को कम करने के लिए महान प्रयास किए गए हैं। इसके अलावा, यह यांत्रिक रूप से नाजुक है, जो आम तौर पर यांत्रिक समर्थन और तत्वों से सुरक्षा के रूप में उपयोग किए जाने वाले मजबूत ग्लास की एक शीट की आवश्यकता होती है। अकेला ग्लास एक ठेठ सौर मॉड्यूल की लागत का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है।
शॉकली-क्विसर सीमा के अनुसार, सेल की सैद्धांतिक दक्षता का बहुमत बैंडगैप और सौर फोटॉन के बीच ऊर्जा में अंतर के कारण होता है। बैंडगैप की तुलना में अधिक ऊर्जा वाला कोई भी फोटोन फोटोएक्सिटेशन का कारण बन सकता है, लेकिन बैंडगैप ऊर्जा के ऊपर कोई भी ऊर्जा खो जाती है। सौर स्पेक्ट्रम पर विचार करें; जमीन तक पहुंचने वाली रोशनी का केवल एक छोटा सा हिस्सा नीला है, लेकिन उन फोटॉनों में लाल रोशनी की तीन गुना ऊर्जा होती है। सिलिकॉन का बैंडगैप 1.1 ईवी है, लाल रोशनी के बारे में, इसलिए इस मामले में एक सिलिकॉन सेल में नीली रोशनी की ऊर्जा खो जाती है। यदि बैंडगैप उच्च ट्यून किया गया है, तो नीले रंग से कहें, कि ऊर्जा अब कब्जा कर लिया गया है, लेकिन केवल कम ऊर्जा फोटॉन को अस्वीकार करने की लागत पर।
एक दूसरे के शीर्ष पर अलग-अलग बैंडगैप्स के साथ सामग्री की पतली परतों को ढेर करके एकल-जंक्शन सेल पर काफी सुधार करना संभव है – “टंडेम सेल” या “बहु-जंक्शन” दृष्टिकोण। पारंपरिक सिलिकॉन तैयारी के तरीके खुद को इस दृष्टिकोण में उधार नहीं देते हैं। अनौपचारिक सिलिकॉन की पतली फिल्मों को इसके बजाय, विशेष रूप से यूनी-सौर के उत्पादों को नियोजित किया गया है, लेकिन अन्य मुद्दों ने पारंपरिक कोशिकाओं के प्रदर्शन से मेल खाने से इन्हें रोक दिया है। अधिकांश टंडेम-सेल संरचनाएं उच्च प्रदर्शन अर्धचालक, विशेष रूप से गैलियम आर्सेनाइड (GaAs) पर आधारित होती हैं। तीन परतों GaAs कोशिकाओं प्रयोगात्मक उदाहरणों के लिए 41.6% दक्षता हासिल की। सितंबर 2013 में, एक चार परत सेल 44.7 प्रतिशत दक्षता तक पहुंच गया।
संख्यात्मक विश्लेषण से पता चलता है कि “परिपूर्ण” सिंगल-लेयर सौर सेल में 1.13 ईवी का बैंडगैप होना चाहिए, लगभग सिलिकॉन की बिल्कुल। इस तरह के एक सेल में 33.7% की अधिकतम सैद्धांतिक शक्ति रूपांतरण क्षमता हो सकती है – लाल से नीचे सौर ऊर्जा (इन्फ्रारेड में) खो जाती है, और उच्च रंगों की अतिरिक्त ऊर्जा भी खो जाती है। दो परत कक्ष के लिए, एक परत को 444 ईवी और दूसरा 0.94 ईवी पर ट्यून किया जाना चाहिए, 44% के सैद्धांतिक प्रदर्शन के साथ। 48% की दक्षता के साथ एक तीन-परत सेल को 1.83, 1.16 और 0.71 ईवी तक ट्यून किया जाना चाहिए। एक सैद्धांतिक “अनंत-परत” सेल में प्रसारित प्रकाश के लिए 68.2% की सैद्धांतिक दक्षता होगी।
जबकि नई सौर प्रौद्योगिकियों को नैनो टेक्नोलॉजी के आसपास केंद्र खोजा गया है, वर्तमान में कई अलग-अलग भौतिक तरीकों का उपयोग किया जाता है।
तीसरी पीढ़ी के लेबल में कई प्रौद्योगिकियां शामिल हैं, हालांकि इसमें गैर-अर्धचालक प्रौद्योगिकियां (पॉलिमर और बायोमेमेटिक्स समेत), क्वांटम डॉट, टंडेम / बहु-जंक्शन कोशिकाएं, इंटरमीडिएट बैंड सौर सेल, हॉट कैरियर कोशिकाएं, फोटॉन अपवर्जन और डाउन कनवर्जन टेक्नोलॉजीज, और सौर शामिल हैं थर्मल टेक्नोलॉजीज, जैसे थर्मोफोटोनिक्स, जो ग्रीन द्वारा तीसरी पीढ़ी के रूप में पहचाने जाने वाली एक तकनीक है।
इसमें यह भी शामिल है:
सिलिकॉन नैनोस्ट्रक्चर
300-500 सूरज तक पहुंचने और 32% की क्षमता तक पहुंचने के लिए घटना स्पेक्ट्रम (एकाग्रता) को संशोधित करना (पहले से ही सोल में प्राप्त हुआ 3g कोशिकाओं) + 50% करने के लिए।
वोल्टेज या वाहक संग्रह को बढ़ाने के लिए अतिरिक्त तापीय पीढ़ी (यूवी प्रकाश के कारण) का उपयोग करें।
रात में बिजली उत्पादन के लिए इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रम का उपयोग करें।
चौथी पीढ़ी: संकर
अगली पीढ़ी की सौर कोशिकाओं अकार्बनिक-इन-कार्बनिक प्रस्ताव पर आधारित तीसरी पीढ़ी के सौर कोशिकाओं (3 जीएन) की तुलना में एक बेहतर ऊर्जा रूपांतरण दक्षता पर आधारित है, जबकि इसकी मूल लागत में वृद्धि हुई है। वे एक ही परत के भीतर गठबंधन करते हैं – नैनोस्ट्रक्चर (अकार्बनिक) के जीवन की स्थिरता के साथ प्रवाहकीय बहुलक फिल्मों (कार्बनिक) की कम लागत और लचीलापन और प्रदर्शन के लिए इन नई संकर सक्रिय सामग्री (कार्बनिक / अकार्बनिक) के गुणों का लाभ लेना 3 जी डिवाइस से परे।