सौर फोटोवोल्टिक विद्युत उत्पादन कार्य सिद्धांत और प्रणाली संरचना

फोटोवोल्टिक बिजली उत्पादन में फोटोवोल्टिक प्रभाव के सिद्धांत के आधार पर सूर्य की रोशनी की ऊर्जा को सीधे विद्युत ऊर्जा में बदलने के लिए सौर कोशिकाओं का उपयोग किया जाता है। चाहे स्वतंत्र रूप से उपयोग किया जाए या बिजली उत्पादन के लिए ग्रिड से जोड़ा जाए, फोटोवोल्टिक बिजली उत्पादन प्रणाली में मुख्य रूप से तीन प्रमुख भाग होते हैं: सौर पैनल (घटक), नियंत्रक और इनवर्टर। वे मुख्य रूप से इलेक्ट्रॉनिक घटकों से बने होते हैं, लेकिन उनमें यांत्रिक भाग शामिल नहीं होते हैं।

सौर फोटोवोल्टिक विद्युत उत्पादन का कार्य सिद्धांत

सौर फोटोवोल्टिक बिजली उत्पादन सौर सेल घटकों पर निर्भर करता है और अर्धचालक पदार्थों के इलेक्ट्रॉनिक गुणों का उपयोग करता है। जब सूर्य की रोशनी अर्धचालक पीएन जंक्शन पर चमकती है, तो पीएन जंक्शन बाधा क्षेत्र में एक मजबूत अंतर्निहित इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र उत्पन्न होता है, जिसके परिणामस्वरूप बाधा क्षेत्र में गैर-संतुलन इलेक्ट्रॉन और छिद्र होते हैं या गैर-संतुलन इलेक्ट्रॉन और छिद्र जो बाधा क्षेत्र के बाहर उत्पन्न होते हैं, लेकिन बाधा क्षेत्र में फैल जाते हैं, अंतर्निहित इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र की क्रिया के तहत विपरीत दिशाओं में चलते हैं और बाधा क्षेत्र छोड़ देते हैं। नतीजतन, पी क्षेत्र की क्षमता बढ़ जाती है और एन क्षेत्र की क्षमता कम हो जाती है, जिससे बाहरी सर्किट में वोल्टेज और करंट उत्पन्न होता है और प्रकाश ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है।

सौर फोटोवोल्टिक विद्युत उत्पादन प्रणाली की संरचना

1. सौर सेल घटक

एक सौर सेल केवल 0.5V का वोल्टेज ही उत्पन्न कर सकता है, जो वास्तविक उपयोग के लिए आवश्यक वोल्टेज से बहुत कम है। व्यावहारिक अनुप्रयोगों की आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए, सौर कोशिकाओं को घटकों में जोड़ा जाना चाहिए। एक सौर मॉड्यूल में तारों द्वारा जुड़े सौर कोशिकाओं की एक निश्चित संख्या होती है। उदाहरण के लिए, एक मॉड्यूल पर सौर कोशिकाओं की संख्या 36 है, जिसका अर्थ है कि एक सौर मॉड्यूल लगभग 17V का वोल्टेज उत्पन्न कर सकता है।

तारों से जुड़े सौर सेल में सील की गई भौतिक इकाई को सौर सेल मॉड्यूल कहा जाता है। इसमें कुछ जंगरोधी, पवनरोधी, ओला-रोधी और वर्षारोधी क्षमताएँ होती हैं, और इसका व्यापक रूप से विभिन्न क्षेत्रों और प्रणालियों में उपयोग किया जाता है। जब अनुप्रयोग क्षेत्र को उच्च वोल्टेज और करंट की आवश्यकता होती है और एक मॉड्यूल आवश्यकताओं को पूरा नहीं कर सकता है, तो आवश्यक वोल्टेज और करंट प्राप्त करने के लिए कई मॉड्यूल को सौर सेल सरणी में जोड़ा जा सकता है।

2. डीसी/एसी इन्वर्टर

एक उपकरण जो प्रत्यक्ष धारा को प्रत्यावर्ती धारा में परिवर्तित करता है। चूँकि सौर सेल डीसी पावर उत्सर्जित करते हैं, और सामान्य भार एसी लोड होते हैं, इसलिए इन्वर्टर अपरिहार्य है। ऑपरेटिंग मोड के अनुसार, इन्वर्टर को स्वतंत्र ऑपरेटिंग इन्वर्टर और ग्रिड-कनेक्टेड इन्वर्टर में विभाजित किया जा सकता है। स्टैंड-अलोन इन्वर्टर का उपयोग स्टैंड-अलोन सोलर सेल पावर जनरेशन सिस्टम में स्वतंत्र लोड को बिजली की आपूर्ति करने के लिए किया जाता है। ग्रिड-कनेक्टेड इन्वर्टर का उपयोग ग्रिड पर संचालित सोलर सेल पावर जनरेशन सिस्टम द्वारा उत्पन्न बिजली को ग्रिड में फीड करने के लिए किया जाता है। आउटपुट वेवफॉर्म के अनुसार इन्वर्टर को स्क्वायर वेव इन्वर्टर और साइन वेव इन्वर्टर में विभाजित किया जा सकता है।

3. बिजली वितरण कक्ष डिजाइन

चूंकि ग्रिड से जुड़ी बिजली उत्पादन प्रणाली में बैटरी, सौर चार्ज और डिस्चार्ज नियंत्रक और एसी और डीसी बिजली वितरण प्रणाली नहीं होती है, इसलिए यदि परिस्थितियाँ अनुमति देती हैं, तो ग्रिड से जुड़ी बिजली उत्पादन प्रणाली के इन्वर्टर को ग्रिड से जुड़े बिंदु पर कम वोल्टेज वितरण कक्ष में रखा जा सकता है। अन्यथा, बस 4 से 6 m2 का एक अलग कम वोल्टेज बिजली वितरण कक्ष बनाना पर्याप्त है।

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