सौर सेल और फोटोसेल में क्या अंतर है?

सौर सेल और फोटोसेल दोनों ही प्रकाश का उपयोग करते हैं, लेकिन अलग-अलग कार्यों के लिए। सौर सेल (या फोटोवोल्टिक सेल) सूर्य के प्रकाश को सीधे बिजली में परिवर्तित करना, घरों से लेकर छोटे गैजेट तक सभी को शक्ति प्रदान करना। फोटोसेल्सदूसरी ओर, ये प्रकाश संसूचक हैं; ये स्वचालित स्ट्रीट लाइट या कैमरा सेटिंग जैसे उपकरणों को नियंत्रित करने के लिए प्रकाश में होने वाले परिवर्तनों को पहचानते हैं, लेकिन महत्वपूर्ण ऊर्जा उत्पन्न नहीं करते हैं।

सौर सेल ऊर्जा जनरेटर हैं और फोटोसेल प्रकाश डिटेक्टर हैं। दोनों ही अपने-अपने विशेष तरीके से प्रकाश का उपयोग करते हैं, जिससे अधिक कुशल और पर्यावरण के प्रति जागरूक समाधान को बढ़ावा मिलता है।

चाबी छीनना

• समारोह:सौर सेल बिजली उत्पन्न करते हैं; फोटोसेल प्रकाश का पता लगाते हैं।
• आउटपुट:सौर सेल उपयोगी ऊर्जा उत्पन्न करते हैं; फोटोसेल प्रकाश परिवर्तनों का संकेत देते हैं।
• आवेदन फोकस:ऊर्जा आपूर्ति के लिए सौर सेल; संवेदन/स्विचिंग के लिए फोटोसेल।
• सामग्री:सौर सेल में प्रायः सिलिकॉन का प्रयोग किया जाता है; फोटोसेल में विभिन्न प्रकाश-संवेदनशील पदार्थों का प्रयोग किया जाता है।
• प्रदर्शन:सौर सेल की दक्षता शक्ति रूपांतरण है; फोटोसेल का प्रदर्शन संवेदनशीलता/प्रतिक्रिया है।
• स्पेक्ट्रम:सौर सेल एक विस्तृत प्रकाश स्पेक्ट्रम का उपयोग करते हैं; फोटोसेल विशिष्ट तरंगदैर्घ्य को लक्ष्य कर सकते हैं।
• विकास:दोनों प्रौद्योगिकियां बेहतर दक्षता, लागत और अनुप्रयोगों के लिए आगे बढ़ रही हैं।

सौर सेल और फोटोवोल्टिक सेल का परिचय

सौर सेल और फोटोवोल्टिक सेल नवीकरणीय ऊर्जा और प्रकाश का पता लगाने में महत्वपूर्ण प्रौद्योगिकियां हैं, जो सूर्य के प्रकाश को बिजली या विद्युत संकेतों में परिवर्तित करती हैं।

सौर सेल को परिभाषित करना

ए सौर सेल मोटे तौर पर विद्युत उपकरण को संदर्भित करता है जो प्रकाश ऊर्जा को सीधे बिजली में परिवर्तित करता है। ये अर्धचालक उपकरण, आम तौर पर अलग-अलग विद्युत गुणों वाली सिलिकॉन परतें, एक आंतरिक विद्युत क्षेत्र बनाते हैं। जब सूर्य का प्रकाश (फोटॉन) सेल से टकराता है, तो फोटॉन ऊर्जा इलेक्ट्रॉनों को मुक्त करती है, और आंतरिक क्षेत्र इन इलेक्ट्रॉनों को चलाता है, जिससे करंट बनता है।

प्रपत्रों में शामिल हैं:

• मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन सेलएकल सिलिकॉन क्रिस्टल, उच्चतम दक्षता (15-22% वाणिज्यिक), एक समान उपस्थिति।
• पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन सेल: अनेक सिलिकॉन टुकड़े, थोड़ी कम दक्षता (13-16%), कम लागत।
• पतली फिल्म सौर सेलअनाकार सिलिकॉन (a-Si), कैडमियम टेल्यूराइड (CdTe), या कॉपर इंडियम गैलियम सेलेनाइड (CIGS) जैसी सामग्रियों की पतली परतें; लचीली, कम सामग्री, अक्सर कम दक्षता।

फोटोवोल्टिक कोशिकाओं को परिभाषित करना

शब्द फोटोवोल्टेइक (पीवी) सेल ऊर्जा उत्पादन के लिए अनिवार्य रूप से "सौर सेल" का पर्यायवाची है। "फोटोवोल्टिक" (ग्रीक "फॉस" - प्रकाश, और "वोल्टाइक" - बिजली) प्रत्यक्ष प्रकाश से बिजली रूपांतरण प्रक्रिया का वर्णन करता है।

पीवी सेल फोटोवोल्टिक प्रभाव के माध्यम से संचालित होते हैं, जिसे 1839 में एडमंड बेकरेल ने देखा था। एक सामान्य सेल में पी-टाइप (पॉजिटिव चार्ज कैरियर) और एन-टाइप (नेगेटिव चार्ज कैरियर) सेमीकंडक्टर परतें होती हैं जो एक पीएन जंक्शन बनाती हैं, जो एक विद्युत क्षेत्र बनाता है। सूरज की रोशनी इलेक्ट्रॉनों को उत्तेजित करती है, जिससे इलेक्ट्रॉन-होल जोड़े बनते हैं। क्षेत्र इन जोड़ों को अलग करता है, जिससे इलेक्ट्रॉन बाहरी सर्किट में करंट बनाते हैं। आधुनिक पीवी सेल दक्षता बढ़ाने के लिए मल्टी-जंक्शन डिज़ाइन और सतह बनावट का उपयोग करते हैं।

सौर और फोटोवोल्टिक प्रौद्योगिकियों का ऐतिहासिक विकास

एडमंड बेक्वेरेल ने पहली बार इसका दस्तावेजीकरण किया था। फोटोवोल्टिक प्रभाव 1883 में, चार्ल्स फ्रिट्स ने सेलेनियम का उपयोग करके पहला ठोस-अवस्था सौर सेल बनाया, जिससे <1% दक्षता प्राप्त हुई।

महत्वपूर्ण सफलता तब मिली जब 1954 में बेल प्रयोगशालाओं में, जहां डेरिल चैपिन, केल्विन फुलर और गेराल्ड पियर्सन ने पहला व्यावहारिक सिलिकॉन सौर सेल (लगभग 6% दक्षता) विकसित किया। इसने विशेष रूप से उपग्रहों को बिजली देने के लिए रुचि जगाई।

1970 से 1990 के दशक तक अनुसंधान का ध्यान दक्षता में सुधार और लागत में कमी लाने पर केन्द्रित रहा:

• 1980 के दशक: परिचय बहु-जंक्शन कोशिकाएं.
• 1990 के दशक: में प्रगति पतली फिल्म प्रौद्योगिकियांऔर जल्दी बिल्डिंग-एकीकृत फोटोवोल्टिक्स (बीआईपीवी).

2000 के दशक की शुरुआत तक, वाणिज्यिक पैनल दक्षता 15-20% तक पहुँच गई। विशेषीकृत कोशिकाओं के लिए हाल ही में प्रयोगशाला दक्षता 40% से अधिक है। वर्तमान नवाचारों में शामिल हैं पेरोव्स्काइट सौर सेल, उच्च दक्षता और कम विनिर्माण लागत का वादा किया।

डिजाइन और संरचना

फोटोवोल्टिक सेल (बिजली के लिए) और फोटोसेल (पता लगाने के लिए) में अलग-अलग डिज़ाइन और सामग्री संरचना होती है जो उनके कार्यों को दर्शाती है। पीवी सेल ऊर्जा उत्पादन के लिए अनुकूलित हैं; फोटोसेल संवेदनशील प्रकाश का पता लगाने के लिए।

फोटोवोल्टिक कोशिकाओं की सामग्री संरचना

पी.वी. कोशिकाएं मुख्य रूप से उपयोग करती हैं अर्धचालक, साथ सिलिकॉन (Si) सबसे आम है.

• मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन: उच्च दक्षता, अधिक महंगा।
• पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन: कम खर्चीला, थोड़ी कम दक्षता।
• पतली फिल्म कोशिकाएं: सामग्री जैसे सीडीटीई, सीआईजीएस, या एक-सी; कम सामग्री, लचीला.

इन सामग्रियों को इष्टतम के लिए चुना जाता है फोटोवोल्टिक गुण, एक व्यापक सौर स्पेक्ट्रम को अवशोषित करने और कुशलतापूर्वक चार्ज वाहक उत्पन्न करने में सक्षम। उन्नत बहु-जंक्शन (टेंडेम) कोशिकाएं विभिन्न तरंगदैर्घ्यों को पकड़ने के लिए विभिन्न अर्धचालकों को एक साथ रखना, जिससे दक्षता बढ़ जाती है। पेरोव्स्काइट्स एक आशाजनक अनुसंधान क्षेत्र हैं।

संरचनात्मक अंतर और समानताएं

फोटोसेल्स का डिज़ाइन आमतौर पर बिजली पैदा करने वाले सौर सेलों की तुलना में सरल होता है।

• एक ठेठ फोटोसेल (जैसे, फोटोरेसिस्टर)इसमें प्रकाश के प्रति संवेदनशील पदार्थ (सेलेनियम, सीडीएस, पीबीएस) होता है जो प्रवाहकीय संपर्कों के साथ एक इन्सुलेटिंग सब्सट्रेट पर होता है, जो प्रतिरोध परिवर्तन या छोटे संकेत उत्पादन के लिए अनुकूलित होता है।

ऊर्जा के लिए सौर कोशिकाओं को एक जटिल स्तरित संरचना की आवश्यकता होती है:

1. सुरक्षात्मक आवरण(उदाहरण के लिए, ग्लास फ्रंट, टिकाऊ बैकशीट)।
2. प्रति-परावर्तक कोटिंगप्रकाश अवशोषण को अधिकतम करने के लिए।
3. धातु संपर्क(फ्रंट ग्रिड, बैक लेयर) करंट एकत्र करने के लिए।
4. पी.एन. जंक्शन(कोर पी-टाइप और एन-टाइप परतें) जहां फोटोवोल्टिक प्रभाव होता है।

जबकि दोनों अर्धचालकों का उपयोग करते हैं, सौर सेल सक्रिय क्षेत्र को अधिकतम करने को प्राथमिकता देते हैं ऊर्जा रूपांतरण दक्षताफोटोसेल को प्राथमिकता दी जाती है पता लगाने की संवेदनशीलता, प्रतिक्रिया समय, और अक्सर वर्णक्रमीय चयनात्मकता.

कार्य सिद्धांत

सौर सेल और फोटोसेल प्रकाश के साथ अंतःक्रिया करते हैं, लेकिन अलग-अलग सिद्धांतों पर काम करते हैं, जो उनके प्रकाश रूपांतरण के तरीकों और आउटपुट को निर्धारित करते हैं।

फोटोवोल्टिक सेल प्रकाश को बिजली में कैसे परिवर्तित करते हैं

पी.वी. कोशिकाएं किसके माध्यम से कार्य करती हैं? फोटोवोल्टिक प्रभावआंतरिक विद्युत क्षेत्र के साथ pn जंक्शन बनाने वाले अर्धचालकों (आमतौर पर सिलिकॉन) से निर्मित यह प्रक्रिया है:

1. प्रकाश अवशोषणपर्याप्त ऊर्जा वाले फोटॉन अवशोषित हो जाते हैं।
2. इलेक्ट्रॉन-होल युग्म निर्माणअवशोषित ऊर्जा इलेक्ट्रॉन-होल युग्म बनाती है।
3. चार्ज पृथक्करण: पी.एन. जंक्शन का विद्युत क्षेत्र इन युग्मों को अलग करता है।
4. वर्तमान जनरेशनइलेक्ट्रॉन एक बाहरी सर्किट से होकर प्रवाहित होते हैं, जिससे डी.सी. उत्पन्न होती है।

मुख्य घटक: प्रकाश-अवशोषित अर्धचालक परतें, प्रति-परावर्तक कोटिंग, धातु संपर्क, सब्सट्रेट और एनकैप्सुलेशन।

कार्य तंत्र का तुलनात्मक विश्लेषण

फोटोसेल (फोटो डिटेक्टर, एलडीआर) पर काम करते हैं प्रकाश विद्युत प्रभाव या प्रकाश-चालक प्रभाव, प्रकाश का पता लगाना और प्रतिरोध को बदलकर या पर्याप्त शक्ति नहीं बल्कि एक छोटे विद्युत संकेत का उत्पादन करके प्रतिक्रिया करना।

फोटोसेल तंत्र के प्रकार:

• फोटोरेसिस्टर (एलडीआर): प्रतिरोध कम हो जाती हैसाथ की बढ़ती प्रकाश की तीव्रता.
• फोटोडिओडअर्धचालक pn जंक्शन; एक छोटा वोल्टेज (फोटोवोल्टिक मोड) उत्पन्न कर सकते हैं या, अधिक सामान्यतः संवेदन के लिए (फोटोकंडक्टिव मोड), उनका रिवर्स करंट प्रकाश की तीव्रता के साथ बढ़ता है। तेज़ प्रतिक्रिया।
• फोटोट्रांजिस्टर: प्रकाश-नियंत्रित ट्रांजिस्टर; फोटॉन बेस करंट उत्पन्न करते हैं, कलेक्टर करंट को बढ़ाते हैं। फोटोडायोड की तुलना में उच्च संवेदनशीलता, आम तौर पर धीमी।

भेद:

• सौर सेल (पीवी सेल)सक्रिय रूप से प्रयोग करने योग्य विद्युत शक्ति का उत्पादन, दक्षता को ऊर्जा रूपांतरण दर में मापा जाता है (उदाहरण के लिए, 15-22% वाणिज्यिक)।
• फोटोसेल्स: मुख्य रूप से सेंसर/स्विच। आउटपुट एक प्रतिरोध परिवर्तन या छोटा सिग्नल है। संवेदनशीलता, गतिशील रेंज और प्रतिक्रिया समय के आधार पर प्रदर्शन का मूल्यांकन किया जाता है।

अनुप्रयोग

सौर सेल और फोटोसेल के अलग-अलग कार्यों के कारण विभिन्न उद्योगों में इनका उपयोग अलग-अलग होता है।

औद्योगिक और उपयोगिता-स्तरीय अनुप्रयोग

सौर सेल (फोटोवोल्टिक पैनल):

• उपयोगिता-स्तरीय सौर फार्मग्रिड-स्तर पर बिजली उत्पन्न करना।
• वाणिज्यिक और औद्योगिक छतेंबिजली की लागत कम करना और स्थिरता लक्ष्यों को पूरा करना।
• दूरस्थ औद्योगिक परिचालनखनन, दूरसंचार आदि के लिए ऑफ-ग्रिड बिजली उपलब्ध कराना।

फोटोसेल:

• स्वचालित नियंत्रण प्रणाली: प्रक्रिया नियंत्रण, सुरक्षा पर्दे के लिए संवेदी प्रकाश।
• गुणवत्ता नियंत्रण और छंटाई: उत्पादों का पता लगाना, संरेखण सत्यापित करना, वस्तुओं की गणना करना।
• सुरक्षा और निगरानी प्रणालियाँ: गति डिटेक्टरों, परिधि अलार्म में उपयोग किया जाता है।
• सड़क और क्षेत्र प्रकाश नियंत्रण: परिवेश प्रकाश के आधार पर प्रकाश व्यवस्था को स्वचालित करें।

उभरते और विशिष्ट अनुप्रयोग

सौर सेल:

• पहनने योग्य प्रौद्योगिकी और IoT उपकरण: बैटरी को पावर दें या उसकी लाइफ बढ़ाएँ।
• बिल्डिंग-इंटीग्रेटेड फोटोवोल्टिक्स (बीआईपीवी): निर्माण सामग्री के रूप में सौर सेल (खिड़कियाँ, अग्रभाग)।
• परिवहनई.वी., नावों के लिए सहायक विद्युत; सौर कार/ड्रोन के लिए प्राथमिक विद्युत।
• कृषि (एग्रीवोल्टाइक्स)फसलों के साथ सह-स्थान; दूरस्थ सिंचाई के लिए शक्ति।
• अंतरिक्ष अन्वेषण: रोवर्स और मिशनों के लिए शक्ति।

फोटोसेल:

• वैज्ञानिक और विश्लेषणात्मक उपकरणस्पेक्ट्रोफोटोमीटर आदि में परिशुद्धता प्रकाश मापन।
• उन्नत कैमरा सिस्टम: ऑटोफोकस, श्वेत संतुलन, छवि स्थिरीकरण।
• चिकित्सा उपकरण: पल्स ऑक्सीमीटर, ग्लूकोज मॉनिटर, प्रकाश चिकित्सा नियंत्रण।
• कला संरक्षणसंग्रहालयों में प्रकाश के स्तर पर निगरानी रखें।
• ऑप्टिकल संचार: फाइबर ऑप्टिक रिसीवर में कुंजी.

निष्कर्ष

सौर सेल और फोटोसेल, दोनों ही प्रकाश-अंतःक्रियाशील होते हुए भी, अलग-अलग तकनीकी उद्देश्यों की पूर्ति करते हैं। सौर सेल प्रमुख रूप से सूर्य के प्रकाश से बिजली उत्पन्न करना फोटोवोल्टिक प्रभाव के माध्यम से, जो नवीकरणीय ऊर्जा के लिए महत्वपूर्ण है।

फोटोसेल्स, इसके विपरीत, के रूप में कार्य प्रकाश सेंसरप्रकाश के प्रति प्रतिक्रिया में विद्युत गुणों को बदलना। यह स्वचालित प्रकाश व्यवस्था और कैमरा सिस्टम जैसे पहचान, माप और नियंत्रण अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है।

सामग्री विकल्प इन कार्यों को प्रतिबिंबित करते हैं: सौर कोशिकाओं के लिए सिलिकॉन (ऊर्जा रूपांतरण); फोटोसेल्स के लिए सीडीएस या विशेष सिलिकॉन जैसी सामग्री (संवेदनशीलता/प्रतिक्रिया)।

दक्षता पर विचार अंतर: सौर कोशिकाओं के लिए शक्ति रूपांतरण प्रतिशत; फोटोसेल्स के लिए संवेदनशीलता और प्रतिक्रिया समय।

दोनों क्षेत्र गतिशील हैं, जिनमें चल रहे अनुसंधान एवं विकास से दक्षता, लागत और बहुमुखी प्रतिभा में सुधार हो रहा है। सौर ऊर्जा का दोहन करने या प्रकाश-संवेदनशील प्रणालियों को लागू करने के लिए सही तकनीक का चयन करने के लिए उनके मूलभूत अंतरों को समझना महत्वपूर्ण है।

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