فوٹوووٹیکس کیا ہے؟

اوپر دیا گیا خاکہ ایک بنیادی فوٹو وولٹک سیل کے آپریشن کو ظاہر کرتا ہے، جسے سولر سیل بھی کہا جاتا ہے۔ سولر سیل اسی قسم کے سیمی کنڈکٹر مواد سے بنے ہوتے ہیں، جیسے سلیکون، جو مائیکرو الیکٹرانکس کی صنعت میں استعمال ہوتے ہیں۔ شمسی خلیوں کے لیے، ایک پتلی سیمی کنڈکٹر ویفر کو خاص طور پر برقی میدان بنانے کے لیے علاج کیا جاتا ہے، ایک طرف مثبت اور دوسری طرف منفی۔ جب ہلکی توانائی سولر سیل پر حملہ کرتی ہے تو سیمی کنڈکٹر مواد میں موجود ایٹموں سے الیکٹران ڈھیلے ہو جاتے ہیں۔ اگر برقی کنڈکٹرز مثبت اور منفی اطراف سے منسلک ہوتے ہیں، ایک برقی سرکٹ بناتے ہیں، تو الیکٹرانوں کو برقی کرنٹ کی شکل میں پکڑا جا سکتا ہے - یعنی بجلی۔ اس بجلی کو پھر کسی بوجھ کو طاقت دینے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے، جیسے کہ لائٹ یا ٹول۔

متعدد شمسی خلیات جو ایک دوسرے سے برقی طور پر جڑے ہوتے ہیں اور سپورٹ سٹرکچر یا فریم میں نصب ہوتے ہیں انہیں فوٹوولٹک ماڈیول کہا جاتا ہے۔ ماڈیولز کو ایک مخصوص وولٹیج پر بجلی کی فراہمی کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے، جیسے کہ ایک عام 12 وولٹ سسٹم۔ موجودہ پیدا ہونے والا براہ راست انحصار کرتا ہے کہ ماڈیول پر کتنی روشنی پڑتی ہے۔

آج کے سب سے زیادہ عام پی وی ڈیوائسز ایک سنگل جنکشن، یا انٹرفیس کا استعمال کرتے ہیں، سیمی کنڈکٹر جیسے پی وی سیل کے اندر الیکٹرک فیلڈ بنانے کے لیے۔ سنگل جنکشن PV سیل میں، صرف وہ فوٹون جن کی توانائی سیل کے مواد کے بینڈ گیپ کے برابر یا اس سے زیادہ ہے برقی سرکٹ کے لیے الیکٹران کو آزاد کر سکتے ہیں۔ دوسرے لفظوں میں، سنگل جنکشن سیلز کا فوٹو وولٹک ردعمل سورج کے اسپیکٹرم کے اس حصے تک محدود ہے جس کی توانائی جذب کرنے والے مواد کے بینڈ گیپ سے اوپر ہے، اور کم توانائی والے فوٹون استعمال نہیں ہوتے ہیں۔

اس حد کو حاصل کرنے کا ایک طریقہ یہ ہے کہ وولٹیج پیدا کرنے کے لیے دو (یا زیادہ) مختلف خلیات، ایک سے زیادہ بینڈ گیپ اور ایک سے زیادہ جنکشن کے ساتھ استعمال کریں۔ ان کو "ملٹی جنکشن" سیل کہا جاتا ہے (جسے "کاسکیڈ" یا "ٹینڈم" سیل بھی کہا جاتا ہے)۔ ملٹی جنکشن ڈیوائسز زیادہ کل تبادلوں کی کارکردگی حاصل کر سکتے ہیں کیونکہ وہ روشنی کے زیادہ توانائی کے سپیکٹرم کو بجلی میں تبدیل کر سکتے ہیں۔

جیسا کہ ذیل میں دکھایا گیا ہے، ایک ملٹی جنکشن ڈیوائس بینڈ گیپ (مثال کے طور پر) کے نزولی ترتیب میں انفرادی سنگل جنکشن سیلز کا ایک ڈھیر ہے۔ اوپر والا خلیہ اعلی توانائی والے فوٹونز کو پکڑتا ہے اور باقی فوٹونز کو نچلے بینڈ-گیپ سیلز کے ذریعے جذب کرنے کے لیے منتقل کرتا ہے۔