- ઈ.સ. 1980માં લોકો ઘરની છત ઉપર સોલર પેનલ લગાવવા લાગ્યા.
- સૌથી વધુ વીજળી નિતારી આપે તેવા સોલર સેલ 2000 પછી શોધાયા
આપણે જેને સોલર સેલ કહીએ છીએ તે સિલિકોનના કાગળ જેવી પાતળી બે વેફરની સૅન્ડવિચ હોય છે. ખાવાની સૅન્ડવિચની જેમ સોલર સેલની સૅન્ડવિચ પણ તેના ઉપયોગ મુજબ જુદી હોય છે. અત્યારે કુલ છ જાતના સોલર સેલ વપરાઈ રહ્યા છે
સોલર સેલ એટલે શું?
સોલર સેલ એટલે સૂર્યનાં કિરણને ઝીલીને પોતાનાં બે પડ વચ્ચે પકડદાવ રમાડી વીજળી નિતારી આપતી સૅન્ડવિચ? તેમાં 160 માઈક્રોન જાડાઈની સિલિકોનની બે વેફર એકબીજા સાથે જોડી હોય છે. (એક માઈક્રોન એટલે સેન્ટીમીટરના એક દોરાનો એક હજારમો ભાગ)
સોલર સેલનું નામ ફોટોવૉલ્ટિક સેલ શા માટે?
સૂર્યનાં કિરણો એટલે સૂર્યમાંથી નીકળીને એક સેકન્ડમાં 3 લાખ કિલોમીટરની સ્પીડે પૃથ્વી પર આવતા પ્રકાશના કણ. પ્રકાશના કણને ફોટોન કહે છે. આઈન્સ્ટાઈન તેને પ્રકાશના દાણા કહેતા. ફોટોન સાથે રમત કરીને વીજળી નિતારવામાં આવે છે તેથી તેને ફોટોવૉલ્ટિક સેલ કહે છે.
સોલર સેલની શરૂઆત ક્યારે?
સૂર્યપ્રકાશમાંથી વીજળી બની શકે તેની શોધ 1839માં ફ્રાન્સના પદાર્થ વિજ્ઞાની એડમન્ડ બેકરેલે કરી. જોકે, તેને ખરેખર અમલમાં મૂકવાના સાધન(સોલર સેલ)ની શોધ 1960માં ઉપગ્રહો માટે થઈ. પછી 1980માં લોકો ઘરની છત ઉપર સોલર પેનલ લગાવવા લાગ્યા. સૌથી વધુ વીજળી નિતારી આપે તેવા સોલર સેલ 2000 પછી શોધાયા.
સોલર સેલ વીજળી શી રીતે નિતારી આપે છે?
સેકન્ડના ત્રણ લાખ કિલોમીટરની સ્પીડે ફોટોન સિલિકોન પર ત્રાટકે ત્યારે તેના ધક્કાથી સિલિકોનના અણુના ઈલેક્ટ્રોન બહાર ફેંકાઈ જાય છે. એની જગ્યા ખાલી પડતાં પાડોશનો ઈલેક્ટ્રોન ત્યાં ધસી આવે છે. તેની જગ્યા ખાલી થતાં એ જગ્યા ભરવા તેનો પાડોશી ઈલેક્ટ્રોન દોડી આવે છે. ઈલેક્ટ્રોન્સ દોડે તેને વીજપ્રવાહ (ઈલેક્ટ્રીસિટી) કહે છે. બધા ઈલેક્ટ્રોન એક દિશામાં દોડે તે માટે સિલિકૉનની બે વેફરની સૅન્ડવિચ બનાવતાં પહેલાં એક વેફર ઉપર બારીક ફોસ્ફરસનું એક માઈક્રોનનું પડ લગાવાય છે. સિલિકોનની બીજી વેફર ઉપર એવું જ બારીક બોરોનનું પડ લગાવાય છે. ફોસ્ફરસમાં સિલિકૉન કરતાં વધારે ઈલેક્ટ્રોન હોય છે જ્યારે બોરોનમાં સિલિકોન કરતાં ઓછા. સિલિકોનની સૅન્ડવિચની એક બાજુ ભરપૂર ઈલેક્ટ્રોન ને બીજી બાજુ ઈલેક્ટ્રોનની ખોટ હોય છે. હવે આ સૅન્ડવિચ ઉપર ફોટોન ત્રાટકે તો છૂટા પડતા બધા જ ઈલેક્ટ્રોન તરત ઓછા ઈલેક્ટ્રોનવાળી બાજુએ ધસી જાય છે. પ્રકાશનાં કિરણો કરોડોની સંખ્યામાં હોય છે. દરેકમાં કરોડો ફોટોન હોય છે. જે ત્રાટકતા રહે તો કરોડો ઈલેક્ટ્રોન એક બાજુથી ધકેલાઈને બીજી બાજુ દોડવા લાગે. એક દિશામાં દોડે તો વીજળીનો પ્રવાહ(ઈલેક્ટ્રિક કરન્ટ) સર્જાય છે.
ઓર્ગેનિક સોલર સેલ
રાસાયણિક પદાર્થોને બદલે જાતજાતના કાર્બન બેઝ્ડ કુદરતી પદાર્થોના અણુનાં પડ એકબીજા સાથે જોડીને સોલર સેલની સૅન્ડવિચ બનાવવાથી વીજળી 11 ટકા જ બને છે અને સોલર સેલ લાંબો સમય ચાલતા નથી, પરંતુ મોટા પાયે ઉપયોગ માટે કુદરતી પદાર્થો વધારે અનુકૂળ રહે છે. કાપડ પર ઉપર નીચે આવાં પડ લગાવીને વીજળી બનાવી શકાઈ છે.
ટ્રાન્સપરન્ટ સોલર સેલ
પારદર્શક કાચ કે પ્લાસ્ટિક પર સોલર કોન્સેન્ટ્રેટર રસાયણો સ્પ્રે કરી દેવાથી તે સૂર્યપ્રકાશનાં અલ્ટ્રાવાયોલેટ અને ઈન્ફ્રારેડ કિરણો રોકીને તેની ઊર્જામાંથી વીજળી બનાવી આપે છે. આ સોલર સેલ ઝડપથી લોકપ્રિય બની રહ્યા છે.
ક્રિસ્ટલાઈન સોલર સેલ
આશરે 95 ટકા સોલર સેલ સિલિકૉનમાંથી બને છે. તેમાં ફોસ્ફરસ અને બોરોનની જગ્યાએ અન્ય પદાર્થોનું પડ લગાવવાથી વધતી-ઓછી વીજળી બને છે. સિલિકોન બનાવવામાં કોલ્ડ પ્રોસેસ પદ્ધતિમાં સિલિકૉનના ક્રિસ્ટલ દબાણથી જોડી દેવાય છે. તે 22 ટકા વીજળી બનાવે છે. બીજી પદ્ધતિ મેલ્ટ પ્રોસેસમાં સિલિકૉનને ઓગાળીને કાચ બનાવી દેવાય છે. આ પદ્ધતિમાં સોલર સેલ નાજુક બને છે, પરંતુ તે 26.6 ટકા વીજળી બનાવી શકે છે.
થિન ફિલ્મ સેલ
કૅલ્ક્યૂલેટરોમાં વપરાતા સોલર સેલ બનાવવા માટે આ પદ્ધતિ અપનાવાય છે. આ સોલર સેલમાં સિલિકોનની 200 માઈક્રોનની વેફર કાપવાને બદલે કાચ અથવા પ્લાસ્ટિક ઉપર કેડમિયમ ટેલુરાઈડ અને કોપર ઈડિયમ ગેલિયમ સેલેનાઈડ જેવા સેમીકન્ડક્ટર પદાર્થોના 15-20 માઈક્રોનનાં પડ સ્પ્રે કરીને લગાવી દેવામાં આવે છે. તેથી 22.1 ટકાથી 23.3 ટકા સુધી વીજળી બને છે.
સોલર સેલ કેટલી વીજળી બનાવી શકે?
એક સોલર સેલમાં 1.5 વૉટ્સની વીજળી બને છે. જો 36 સોલર સેલ જોડી દેવામાં આવે તો 54 વૉટ્સ નીતરી આવે. એટલી વીજળી 12 વૉટની બેટરીને સતત ચાર્જ કરી શકે. 36 સોલર સેલ જોડી દેવામાં આવે તો એક મોડ્યુલ બને છે. એક મોડ્યુલ 432 વૉટની બેટરી સતત ચાર્જ કરી શકે. આવા 36 મોડ્યુલ જોડી દેવામાં આવે તો એક એરે બને છે. એક એરે 15,552 વૉટની બેટરી સતત ચાર્જ કરી આપી શકે. શરત એટલી છે કે સૂર્યનો તીવ્ર પ્રકાશ સોલર સેલ ઉપર પડતો રહેવો જોઈએ. જો પ્રકાશ નબળો પડે તો વીજળી ઓછી બને.
સામાન્ય સોલર સેલમાં સૂર્યપ્રકાશની ક્ષમતાથી 16.5 ટકા વીજળી બને છે. સોલર સેલની સૅન્ડવિચમાં નવા નવા આઈડિયા કરવાથી વધતી-ઓછી વીજળી બને છે. એટલે જુદાં જુદાં કામમાં તેની જરૂરિયાત મુજબ જુદા પ્રકારના સોલર સેલ વપરાય છે.
