স্পেস সোলার কভার গ্লাস: কেন সেরিয়াম, এবং এটি কীভাবে পড়বেন

দ্রুত উত্তর: মহাকাশ সৌর কোষগুলো এক মিলিমিটারের দশমাংশ কাচ দিয়ে ঢাকা থাকে, এবং এই কাচটি প্যাকেজিং নয় বরং অপটিক্যাল ডিজাইনেরই একটি অংশ। এতে সেরিয়াম যোগ করা হয় কারণ এটি স্বল্প-তরঙ্গদৈর্ঘ্যের অতিবেগুনি রশ্মি শোষণ করে নেয় তার নিচের আঠার কাছে পৌঁছানোর আগেই, এবং কারণ এটি বছরের পর বছর বিকিরণের পরেও কাচকে আলো প্রেরণ করতে সাহায্য করে। একটি কভার গ্লাস ডেটাশিট পড়ার অর্থ তিন ধরনের সংখ্যা পড়া: একটি ব্যান্ড গড়, একটি একক-তরঙ্গদৈর্ঘ্যের মান, এবং একটি নির্ধারিত কাটঅফ।

কক্ষপথে একটি সৌর অ্যারেকে একটি কাজ করতে হয়: মিশন যতদিন চলবে ততদিন সূর্যালোককে কারেন্টে রূপান্তর করা। সূর্য ও অর্ধপরিবাহীর মধ্যবর্তী সবকিছু হয় কোষকে সুরক্ষা দেয় বা অ্যারের শক্তি ক্ষতি করে, এবং কভার গ্লাস একইসঙ্গে দুটোই করে। এটি সিস্টেমের প্রথম অপটিক্যাল উপাদান এবং একমাত্র উপাদান যা সরাসরি সংস্পর্শে থেকে পরিবেশ সহ্য করতে হয়।

এই দ্বৈত ভূমিকার কারণেই কভার গ্লাস নির্বাচন জটিল হয়ে ওঠে। মোটা কাচ কোষকে চার্জযুক্ত কণা থেকে রক্ষা করে এবং এমন একটি কাঠামোতে ভর যোগ করে যা সাধারণত ভর-সীমিত। অতিবেগুনি শোষণ নিচের আঠাকে সুরক্ষা দেয় এবং এমন আলো সরিয়ে দেয় যা কোষটি যেভাবেই দক্ষতার সাথে ব্যবহার করত না, কিন্তু একই শোষণ প্রক্রিয়া যদি ডিজাইনকে অতিরিক্ত দূর ঠেলে দেওয়া হয় তবে উপকারী তরঙ্গদৈর্ঘ্য কমিয়ে দিতে পারে।

এই পৃষ্ঠাটি কাচের সামনের পৃষ্ঠ থেকে সংযোজিত কোষের I-V বক্ররেখা পর্যন্ত আলোর পথ অনুসরণ করে। এতে আলোচনা করা হয়েছে কাচের ভেতরে সেরিয়াম কী করে, এটি বর্ণনাকারী ডেটাশিট সংখ্যাগুলো কীভাবে পড়তে হয়, এবং একটি নির্দিষ্ট তরঙ্গদৈর্ঘ্যে ক্ষতি কীভাবে একাধিক শোষণ স্তরযুক্ত কোষে কারেন্টের ক্ষতিতে পরিণত হয়।

কোষে পৌঁছানোর আগে আলো কী অতিক্রম করে

সৌর অ্যারেতে আসা সূর্যালোক প্রথমে কভার গ্লাসের মুখোমুখি হয়, তারপর একটি স্বচ্ছ আঠা, তারপর কোষ। কাচটি পাতলা, মিলিমিটারের দশমাংশে মাপা হয়, এবং এটি একইসঙ্গে দুটি কাজ করে: এটি বাইরের দিক থেকে মহাকাশ পরিবেশ সহ্য করে, এবং কোষটি যে আলো ব্যবহারের জন্য তৈরি তা ভেতরে যেতে দেয়। এটি কতটা স্বল্প-তরঙ্গদৈর্ঘ্যের অতিবেগুনি সরিয়ে দেয় এবং কতটা উপকারী আলো ধরে রাখে, দুটোই সমাপ্ত সংযোজনের কার্যক্ষমতায় দৃশ্যমান হয়।

আঠাই অতিবেগুনি প্রশ্নটির কারণ। মিশনের পুরো জীবনকাল ধরে এটিকে সংযুক্ত ও স্বচ্ছ থাকতে হয়, এবং তীব্র আলো ও মহাকাশ পরিবেশের বাকি অংশের অধীনে এটি কালো হয়ে যেতে পারে। কালো হয়ে যাওয়া আঠার স্তর কোষে যা পৌঁছায় তা কমিয়ে দেয়, যা কারেন্টের পতন হিসেবে প্রকাশ পায়। আঠার প্রার্থীদের দুটি কাচের পাতার মাঝে রেখে দীর্ঘমেয়াদি পরিবেশগত সিমুলেশন চালিয়ে যাচাই করা হয়েছে, যেখানে মূল্যায়নের মাপকাঠি ছিল রঙ ও প্রেরণে পরিবর্তন। এই ধরনের পরীক্ষা আঠাকে মাপে, কাচকে নয়।

এরপর দুটি প্রক্রিয়াকে আলাদা রাখতে হবে। পরিস্রাবণ কভার গ্লাস সংযুক্ত হওয়ার প্রথম দিন থেকেই ঘটে: এটি আঠার কাছে পৌঁছানো বর্ণালি পরিবর্তন করে, তাৎক্ষণিকভাবে ও স্থায়ীভাবে। বার্ধক্য ধীর গতিতে ঘটে: বছরের পর বছর আলোর অধীনে আঠা প্রেরণ হারাতে পারে, এবং কাচ নিজেও কালো হয়ে যেতে পারে। তাই একই কাচ-আঠা-কোষ সমন্বয়ের জন্য একটি প্রাথমিক পরিমাপ এবং একটি নির্ধারিত পরিবেশগত পরীক্ষার পর ধরে রাখা কার্যক্ষমতার পরিমাপ প্রয়োজন, এবং দুটি বিনিময়যোগ্য নয়।

কেন সেরিয়াম, এবং অতিবেগুনি কোথায় থামানো হয়

সূর্যালোক বিস্তৃত তরঙ্গদৈর্ঘ্য পরিসর জুড়ে থাকে, এবং এর স্বল্প প্রান্তের প্রতিটি ফোটনে বেশি শক্তি থাকে। এখানে দুটি ব্যান্ড গুরুত্বপূর্ণ: UV-B 280 থেকে 315 ন্যানোমিটার এবং UV-A 315 থেকে 400 ন্যানোমিটার পর্যন্ত বিস্তৃত। তরঙ্গদৈর্ঘ্য ও ফোটন শক্তির আনুমানিক সম্পর্ক E ≈ 1240/λ, যেখানে E ইলেকট্রন ভোল্টে এবং λ ন্যানোমিটারে, যা 300 ন্যানোমিটার ফোটনকে প্রায় 4.13 eV এবং 400 ন্যানোমিটার ফোটনকে প্রায় 3.10 eV-এ নিয়ে আসে।

প্রতি ফোটনে এই অতিরিক্ত শক্তিই উপাদানে ফটোকেমিস্ট্রি চালায়। আঠা এর সবচেয়ে বেশি সংস্পর্শে থাকা উপাদান, এবং এটি দূরে রাখার দুটি প্রতিষ্ঠিত প্রকৌশল পথ রয়েছে। একটি হলো ফিউজড সিলিকা কভার গ্লাস, যা অতিবেগুনি পর্যন্ত ভালোভাবে প্রেরণ করে, যার পৃষ্ঠে একটি আবরণ স্বল্প তরঙ্গদৈর্ঘ্যকে প্রতিফলিত করে বাইরে পাঠায়। অন্যটি হলো সেরিয়াম-ডোপড বোরোসিলিকেট কাচ, যা সেই তরঙ্গদৈর্ঘ্যগুলো আঠার কাছে পৌঁছানোর আগেই উপাদানের ভেতরে শোষণ করে নেয়। উভয় পদ্ধতিই একই অপটিক্যাল পথে একই সমস্যার সমাধান করে, স্তূপের ভিন্ন ভিন্ন অবস্থানে।

ডিজাইনের প্রশ্ন হলো কোন তরঙ্গদৈর্ঘ্য সরানো হয় এবং কোনটি রাখা হয়। দৃশ্যমান ও নিকট-অবলোহিত আলো সিলিকন বা গ্যালিয়াম আর্সেনাইড কোষে বেশিরভাগ ফটোকারেন্ট বহন করে, তাই কাচকে সেখানে স্বচ্ছ থাকতে হয়, এবং পরিস্রাবণ প্রান্তের অবস্থান কাচের গঠন, পুরুত্ব ও প্রক্রিয়ার সাথে পরিবর্তিত হয়। যে কভার গ্লাস দৃশ্যমান পরিসরে অতিরিক্ত শোষণ করে সে আঠাকে রক্ষা করে কিন্তু অ্যারের শক্তি ক্ষতি করে।

সেরিয়ামের দুটি প্রভাব, দুটি সময় মাপকাঠিতে

সেরিয়াম একটি দ্বিতীয় কাজ করে যা সরবরাহের সময়ের বর্ণালির সাথে সম্পর্কিত নয়। উচ্চ-শক্তি কণা ও তীব্র অতিবেগুনি কাচের ভেতরে নতুন শোষণকারী ত্রুটি তৈরি করতে পারে, যা ধীরে ধীরে কালো হয়ে যায় এবং একে প্রায়ই বিকিরণ-কালো হওয়া বা সোলারাইজেশন বলা হয়। সেরিয়াম-সম্পর্কিত উপাদানগুলো সেই পরিবর্তন দমন করতে সাহায্য করে, তাই কাচ বিকিরণের পর একটি আনডোপড সমতুল্যের চেয়ে বেশি প্রেরণ ধরে রাখে।

দুটি প্রভাব ভিন্নভাবে মাপা হয়। প্রাথমিক পরিস্রাবণ কাচের উৎপাদিত অবস্থার প্রেরণ বর্ণালি থেকে পড়া হয়, যার মধ্যে সেই অবস্থানও অন্তর্ভুক্ত যেখানে এটি স্বল্প তরঙ্গদৈর্ঘ্য প্রেরণ শুরু করে। ধরে রাখা মাপা হয় একই কাচকে একটি নির্ধারিত বিকিরণের আগে ও পরে মেপে, কোষটি যে ব্যান্ডটি আসলে ব্যবহার করে সেখানে। একটি কভার গ্লাস একটিতে শক্তিশালী ও অন্যটিতে দুর্বল হতে পারে, তাই তুলনায় দুটি সংখ্যাই থাকা উচিত।

কাচের ভেতরে সেরিয়াম কী করছে

সেরিয়াম অন্যান্য কাঁচামালের সাথে কাচের গলিত পদার্থে প্রবেশ করে এবং একাধিক জারণ অবস্থায় থাকতে পারে। গুরুত্বপূর্ণ দুটি হলো Ce³⁺ এবং Ce⁴⁺. যোজন অবস্থা ইলেকট্রনগুলোর জন্য উপলব্ধ শক্তি স্তর পরিবর্তন করে, এবং তাই উপাদানটি কোন ফোটন শোষণ করতে পারে তাও। কাচের গঠন, গলানোর সময়ের রেডক্স অবস্থা এবং পরবর্তী প্রক্রিয়াকরণ সবই দুটির মধ্যে ভারসাম্যকে প্রভাবিত করে, তাই দুটি সেরিয়াম-ডোপড কাচের প্রেরণ বক্ররেখা ভিন্ন হতে পারে।

একটি শোষণ পথ হলো Ce³⁺ আয়নে একটি ইলেকট্রন একটি ফোটন শোষণ করে নিম্ন 4f স্তর থেকে 5d স্তরে যাওয়া। দ্বিতীয় অবদান আসে Ce⁴⁺, যেখানে একটি ইলেকট্রন বিভিন্ন আয়নের সাথে যুক্ত অবস্থার মধ্যে স্থানান্তরিত হয়। উভয়ই সংশ্লিষ্ট শক্তির ফোটন শোষণ করে, এবং উভয়ই শোষণ ব্যান্ড তৈরি করে যার অবস্থান ও শক্তি কাচের হোস্টের উপর নির্ভর করে। একটি বাণিজ্যিক কভার গ্লাসের ক্ষেত্রে, ফিল্টারিং কার্যক্ষমতা রেসিপির উপর নয় বরং সমাপ্ত পণ্যের পরিমাপকৃত ট্রান্সমিশন স্পেকট্রামের উপর বিচার করা হয়।

পুনরুদ্ধার আচরণের নিজস্ব একটি প্রক্রিয়া রয়েছে। বিকিরণের পরে, ইলেকট্রন এবং তারা যে শূন্যস্থান রেখে যায় তা কাচের স্থানীয় কাঠামো দ্বারা আটকে পড়তে পারে এবং নতুন শোষণ কেন্দ্র তৈরি করতে পারে, যা চোখ অন্ধকার হওয়া হিসেবে দেখে। ১৯৬২ সালে রিপোর্ট করা পটাশিয়াম বেরিয়াম সিলিকেট কাচের একটি পরীক্ষায় নমুনাগুলোকে গামা রশ্মি দিয়ে একই মাত্রার রঙিনকরণ পর্যন্ত বিকিরণ করা হয়েছিল এবং তারপর তাদের কত দ্রুত ফ্যাকাশে হয় তা তুলনা করা হয়েছিল। যেসব নমুনায় বেশি Ce ছিল³⁺ সেগুলো দ্রুত ফ্যাকাশে হয়েছিল, এবং প্রস্তাবিত ব্যাখ্যা ছিল যে সেরিয়াম ইলেকট্রন ও হোলের পুনর্মিলনকে উৎসাহিত করে, ফলে শোষণকারী ত্রুটিগুলো ক্রমান্বয়ে অপসারিত হয়। এটি পুনরুদ্ধারের পিছনে একটি প্রক্রিয়া; একটি মহাকাশ কভার গ্লাসের স্পেসিফিকেশন নির্ধারিত হয় একটি নির্দিষ্ট বিকিরণের পরে এটি কতটা ট্রান্সমিশন ধরে রাখে তার উপর, যা একই কাচের উপর আগে ও পরে পরিমাপ করা হয়।

উপাদান ডেটাশিট এবং পণ্য ডেটাশিটও দুটি ভিন্ন স্তরে কাজ করে। একটি গঠন সারণি কাঁচা অক্সাইডের ব্যাচে সেরিয়াম অক্সাইডের ভর ভগ্নাংশ উল্লেখ করতে পারে, যা উপাদান ব্যবস্থাকে বর্ণনা করে। ট্রান্সমিশন মানগুলো কাচ তৈরি হওয়ার পর অপটিক্যাল ফলাফল উল্লেখ করে। দুটি সমাপ্ত কভার গ্লাস তুলনা করার জন্য, বেধ, ট্রান্সমিশন স্পেকট্রাম এবং বিকিরণের পরে পরিবর্তনই সেই ভিত্তি হওয়া উচিত যার উপর তুলনা নির্ভর করবে।

ডেটাশিটের একটি সারি কীভাবে পড়বেন

একটি নির্দিষ্ট তরঙ্গদৈর্ঘ্যে ট্রান্সমিট্যান্স হলো নমুনা থেকে নির্গত অপটিক্যাল শক্তির সাথে এতে প্রবেশকারী শক্তির অনুপাত, ডেটাশিট যে পরিমাপ ব্যবস্থা নির্ধারণ করে তাতে। ৪০০ ন্যানোমিটারে ৯১.৩% পাঠের অর্থ হলো, সেই ব্যবস্থায়, সেই তরঙ্গদৈর্ঘ্যে প্রবেশকারী ১০০ ভাগ আলোর মধ্যে প্রায় ৯১.৩ ভাগ নির্গমনে পৌঁছায়; বাকিটা পৃষ্ঠ প্রতিফলন এবং কাচে শোষণ দ্বারা হিসাবভুক্ত হয়।

কোটিং ছাড়া ০.১০০ মিলিমিটারে একটি প্রতিনিধিত্বমূলক সেরিয়াম-ডোপড বোরোসিলিকেট কভার গ্লাস একই সারিতে দুটি পাঠ সহ প্রকাশিত হয়: ৩০০ থেকে ৩১৫ ন্যানোমিটার জুড়ে ১১.৪% এর একটি গাণিতিক গড়, এবং ৪০০ ন্যানোমিটারে ৯১.৩% এর একটি একক বিন্দু। প্রথমটি একটি ব্যান্ড জুড়ে কয়েকটি পরিমাপকৃত বিন্দুর সারসংক্ষেপ; দ্বিতীয়টি একটি তরঙ্গদৈর্ঘ্য বর্ণনা করে। উভয়ই সঠিক, এবং একটিকে অন্যটির জায়গায় ব্যবহার করা যায় না।

৩০০ থেকে ৩১৫ ন্যানোমিটার হলো UV-B এর দীর্ঘ-তরঙ্গদৈর্ঘ্য প্রান্ত, এবং ৪০০ ন্যানোমিটার UV-A এর দীর্ঘ-তরঙ্গদৈর্ঘ্য প্রান্তে অবস্থিত, দৃশ্যমান আলো যেখানে শুরু হয় তার কাছাকাছি। একটি ব্যান্ড গড় উত্তর দেয় যে কাচটি সেই পরিসর জুড়ে গড়ে কতটা ট্রান্সমিট করে। এটি বলে না যে সূর্য সেখানে কত ফোটন সরবরাহ করে, এবং এগুলো দুটি ভিন্ন প্রশ্ন। কারেন্ট অনুমান করতে প্রতিটি তরঙ্গদৈর্ঘ্যে ট্রান্সমিশনকে সৌর ফোটন সংখ্যা এবং সেই তরঙ্গদৈর্ঘ্যে সেলের প্রতিক্রিয়া দ্বারা গুণ করতে হয়, যার কারণে একই ব্যান্ড গড় বিভিন্ন স্পেকট্রামের অধীনে ভিন্ন কারেন্ট ক্ষতি তৈরি করতে পারে।

কাটঅফ মনোযোগ দিয়ে পড়া উচিত। পণ্যটি এটিকে সেই অবস্থান হিসেবে সংজ্ঞায়িত করে যেখানে নির্দিষ্ট বেধে ট্রান্সমিশন ৪৬% এ পৌঁছায়। এটি নির্মাতার বেছে নেওয়া একটি প্রথা, উপাদানের কোনো নিয়ম নয়। একই ডেটাশিটে, ৩৩২ ন্যানোমিটার UV-A এর স্বল্প-তরঙ্গদৈর্ঘ্য দিকে অবস্থিত, এবং তারপর ট্রান্সমিশন একটি রূপান্তর অঞ্চল দিয়ে দৃশ্যমান আলোর দিকে বাড়ে। স্পেকট্রাম বরাবর চলার সময়, যে সংখ্যাটি পরিবর্তিত হয় তা হলো প্রথাটি যা সংজ্ঞায়িত করে।

একই কাচ, এক তরঙ্গদৈর্ঘ্যে তিনটি সংখ্যা

একই ডেটাশিট ৪০০ ন্যানোমিটারে তিনটি মান তালিকাভুক্ত করে: আনকোটেড কাচের জন্য ৯১.৩%, একপাশে অ্যান্টি-রিফ্লেক্টিভ কোটিংযুক্ত কাচের জন্য ৯২.৩%, এবং যেখানে আলো অ্যাডহেসিভে প্রবেশ করে সেই ক্ষেত্রে ৯৫.৮%। তৃতীয় কলামটিই সাধারণত ব্যাখ্যা প্রয়োজন, কারণ একটি উচ্চতর সংখ্যা শুনতে ভালো কাচের মতো শোনায় এবং এটি আসলে একটি ভিন্ন পরিমাপ।

যখন আলো এক উপাদান থেকে অন্য উপাদানে অতিক্রম করে, এর একটি অংশ প্রতিফলিত হয়, এবং কতটা তা দুই পাশের প্রতিসরণাঙ্কের উপর নির্ভর করে। একটি অ্যাডহেসিভের প্রতিসরণাঙ্ক বাতাসের তুলনায় কাচের অনেক কাছাকাছি, তাই কাচ-বাতাস ইন্টারফেসকে কাচ-অ্যাডহেসিভ ইন্টারফেস দিয়ে প্রতিস্থাপন করলে কাচের পিছনে প্রতিফলন কমে, এবং আরও আলো অ্যাডহেসিভে প্রবাহিত হয়। পরিমাপটি সেই সংস্পর্শ অনুকরণ করে করা হয়: প্রায় ১.৪১ প্রতিসরণাঙ্কের একটি ইনডেক্স-ম্যাচিং তরল এবং একটি ব্যাকিং প্লেট অ্যাডহেসিভের প্রতিনিধিত্ব করে, এবং ব্যাকিং প্লেটের বাইরের মুখ থেকে প্রতিফলন ফলাফল থেকে সংশোধন করে বাদ দেওয়া হয়। ৯৫.৮% মানটি সেখানে শেষ হয় যেখানে আলো অ্যাডহেসিভে প্রবেশ করে, তাই প্রকৃত অ্যাডহেসিভের ভিতরে শোষণ এবং অ্যাডহেসিভ-সেল ইন্টারফেসে প্রতিফলন এখনও বাকি।

কোটিংগুলোকে আলাদা রাখাও সহায়ক। একটি অ্যান্টি-রিফ্লেক্টিভ কোটিং সেল যে আলো চায় তার প্রতিফলন কমাতে বিদ্যমান, যা উপকারী ব্যান্ডে ট্রান্সমিশন বাড়ায়। ফিউজড সিলিকা পথে একটি অতিবেগুনি-প্রতিফলক কোটিং স্বল্প তরঙ্গদৈর্ঘ্যকে বাইরে ফেরত পাঠাতে বিদ্যমান, যা সেখানে ট্রান্সমিশন কমায়। তারা একই পৃষ্ঠে অবস্থান করে এবং স্পেকট্রামের বিপরীত প্রান্তে বিপরীত কাজ করে। প্রার্থী কভার গ্লাস তুলনা করার সময়, তুলনায় প্রথমে বেধ, কোটিং অবস্থা এবং নির্গমন তল নির্ধারণ করতে হবে, তারপর সেল যে ব্যান্ডে সাড়া দেয় সেই ব্যান্ডে ট্রান্সমিশন পড়তে হবে।

বেধ একসাথে তিনটি জিনিস পরিবর্তন করে

বেধ হলো সেই প্যারামিটার যা অপটিক্স, ভর এবং বিকিরণ সুরক্ষাকে সংযুক্ত করে। আলো উপাদানের মধ্য দিয়ে আরও দূর যায়, তাই যে ব্যান্ডগুলো শোষিত হয় সেগুলো বেশি ক্ষয়প্রাপ্ত হয়। ক্ষেত্রফলভিত্তিক ঘনত্ব হলো কেবল উপাদানের ঘনত্বকে বেধ দ্বারা গুণ করা: প্রতি ঘন সেন্টিমিটারে ২.৫১ গ্রাম ঘনত্বে, ০.১০০ মিলিমিটার কাচ প্রায় ০.২৫১ কিলোগ্রাম প্রতি বর্গমিটারে দাঁড়ায়। ভর-সীমিত অ্যারেতে, প্রতিটি অতিরিক্ত দশমাংশ মিলিমিটারকে সুরক্ষায় বা অপটিক্যাল কার্যক্ষমতায় তার স্থান অর্জন করতে হয়।

ডেটাশিটে প্রায়ই বিভিন্ন পরিমাপের জন্য ভিন্ন ভিন্ন পুরুত্ব আলাদা করে দেওয়া থাকে, এবং এটি লক্ষণীয়। একই গ্লাসের জন্য প্রকাশিত বিকিরণের আগে ও পরে ধারাবাহিক বর্ণালি ০.১৫০ মিলিমিটার নমুনায় নেওয়া হয়। এক্সপোজারটি ভ্যাকুয়ামে একটি উল্লিখিত সোলারাইজেশন অবস্থা, যা ২০০০ সান-আওয়ারের সমতুল্য পর্যন্ত সমন্বিত। উপরের তিনটি একক মান ০.১০০ মিলিমিটার নমুনার অন্তর্গত। উভয়ই উপকারী, এবং তারা ভিন্ন প্রশ্নের উত্তর দেয়: একটি দেখায় বিকিরণের অধীনে উপাদানটি কীভাবে বিবর্তিত হয়, অন্যটি নির্দিষ্ট পুরুত্বে একটি নির্ধারিত পাঠ দেয়।

হারানো ফোটন থেকে হারানো কারেন্ট

ট্রান্সমিট্যান্স মান থেকে কারেন্ট মান পর্যন্ত পথটি একটি সরল গণনা দিয়ে অনুসরণ করা যায়। একটি সংকীর্ণ ব্যান্ড এবং কভার গ্লাসে আগত ১০০টি ফোটন ধরুন। ধরা যাক তাদের মধ্যে ৮০টি গ্লাস অতিক্রম করে এবং তাদের ৯০% আঠা অতিক্রম করে, তাই ৭২টি কোষের সামনের অংশে পৌঁছায়। ধরা যাক এই প্যাকেজিং অবস্থায় কোষে পৌঁছানো ফোটনগুলোর ৬০% বাহ্যিক বর্তনীতে সংগৃহীত চার্জের সাথে সঙ্গতিপূর্ণ। তখন সংগৃহীত চার্জের গড় দাঁড়ায় ৭২ × ০.৬০ = ৪৩.২ ইলেকট্রন চার্জ, এবং যেহেতু এটি একটি গড়, তাই এটি ভগ্নাংশ হতে পারে।

৪৩.২-কে আগত ১০০টি ফোটন দিয়ে ভাগ করলে সেই সমাবেশের জন্য সেই ব্যান্ডের বাহ্যিক কোয়ান্টাম দক্ষতা পাওয়া যায়: রেফারেন্স পৃষ্ঠে প্রবেশ করা প্রতিটি ফোটনের মধ্যে গড়ে কতটা চার্জ বাহ্যিকভাবে সংগৃহীত হয়। 'বাহ্যিক' শব্দটি গুরুত্বপূর্ণ, কারণ রেফারেন্স পৃষ্ঠটি হলো যেখানে গণনা শুরু হয়; একটি খালি কোষে এটি কোষের সামনের অংশ, এবং একটি এনক্যাপসুলেটেড সমাবেশে এটি কভার গ্লাসের বাইরের অংশ। গ্লাস বন্ধন করা একটি বায়ু-কোষ ইন্টারফেসকে আঠা-কোষ ইন্টারফেস দিয়ে প্রতিস্থাপন করে এবং সেখানে প্রতিফলন পরিবর্তন করে, যা একটি কারণ যে সমাবেশটিকে সমাবেশ হিসেবে পরিমাপ করা ভালো।

একটি ব্যান্ডকে সমগ্র বর্ণালিতে প্রসারিত করলে তরঙ্গদৈর্ঘ্যের উপর একটি ইন্টিগ্রাল হিসেবে ফটোকারেন্ট ঘনত্ব পাওয়া যায়। এটি J_ph ≈ q ∫ Φ(λ) EQE_{অ্যাসেম্বলি}(λ) dλ। এখানে Φ হলো কভার গ্লাসের সামনে সৌর ফোটন ফ্লাক্স, প্রতি একক ক্ষেত্রফল, সময় ও তরঙ্গদৈর্ঘ্যে। EQE_{অ্যাসেম্বলি} কভার গ্লাসকে রেফারেন্স পৃষ্ঠ ধরে পরিমাপ করা হয়, এবং q হলো মৌলিক চার্জ, প্রায় ১.৬০২ × ১০^-19 কুলম্ব। ইন্টিগ্রালটি একটি যোগফল: ফোটন ফ্লাক্স গুণ কোয়ান্টাম দক্ষতা গুণ চার্জ, তরঙ্গদৈর্ঘ্য জুড়ে যোগ করা।

এই কারণেই ৪০০ ন্যানোমিটারে ৯১.৩% ক্ষমতার জন্য কোনো অর্থ বহন করার আগে এটিকে আবার বর্ণালিতে ফিরিয়ে দিতে হয়। সূর্য প্রতিটি ব্যান্ডে একই সংখ্যক ফোটন সরবরাহ করে না, এবং কোষ প্রতিটি ব্যান্ডে সমানভাবে সাড়া দেয় না। যে ব্যান্ডে কোষ দুর্বলভাবে সাড়া দেয় সেখানে ১০% হারানো সামান্য কারেন্ট খরচ করে; যে ব্যান্ডের উপর একটি নির্দিষ্ট সাব-সেল নির্ভর করে সেখানে এটি হারানো অনেক বেশি খরচ করে। গণনায় মিশনের সাথে মেলে এমন বর্ণালি, তাপমাত্রা এবং বিকিরিত প্রতিক্রিয়া ডেটা ব্যবহার করা উচিত।

স্ট্যাকড কোষ: ক্ষতিটি কোথায় পড়ে তা গুরুত্বপূর্ণ

একটি মাল্টি-জাংশন কোষ বর্ণালির বিভিন্ন অংশ শোষণকারী কয়েকটি সাব-সেল স্তূপ করে, এবং সেগুলো শ্রেণিতে সংযুক্ত, তাই একটি কারেন্ট তাদের সকলের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত হয়। তাই প্রতিটি জাংশনকে আলাদাভাবে পরিমাপ করতে হয়। যখন একটি জাংশন পরিমাপ করা হয়, তখন অন্যগুলোকে তাদের নিজ নিজ ব্যান্ডের আলো দিয়ে বায়াস করা হয় যাতে তারা যথেষ্ট ফটোকারেন্ট সরবরাহ করে এবং পরীক্ষাধীন জাংশনকে সীমাবদ্ধ না করে। একটি উপযুক্ত ভোল্টেজ বায়াসও প্রয়োগ করা যেতে পারে। তখন প্রোব আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্য সুইপ করলে বিন্দু বিন্দু করে লক্ষ্য সাব-সেলের প্রতিক্রিয়া পাওয়া যায়।

একটি কারেন্ট-ম্যাচিং বিশ্লেষণে দুর্বলতম জাংশনটি স্ট্রিং কারেন্ট নির্ধারণ করে। ধরুন একটি অনুমানমূলক তিন-জাংশন কোষের উপরের, মধ্য ও নিচের জাংশনের জন্য ফটোকারেন্ট ঘনত্ব যথাক্রমে ১৮, ১৭ এবং ২০ মিলিঅ্যাম্পিয়ার প্রতি বর্গ সেন্টিমিটার। মধ্য জাংশনটি সীমাবদ্ধকারী। কভার গ্লাস এমনভাবে পরিবর্তন করুন যাতে উপরের জাংশন কম স্বল্প-তরঙ্গদৈর্ঘ্যের আলো পায়, এবং তিনটি মান হয় ১৬, ১৭ এবং ২০: এখন উপরের জাংশন সীমাবদ্ধ করে। দুটি পরিস্থিতিতে মাত্রায় একই ধরনের ক্ষতি আছে, এবং তাদের পরিণতি ভিন্ন।

সীমাবদ্ধকারী জাংশনে বা তার কাছাকাছি কোনো জাংশনে পৌঁছানো আলো উন্নত করা সাধারণত শ্রেণি কারেন্ট বাড়ানোর সবচেয়ে সরাসরি উপায়। অন্যান্য জাংশনের পরিবর্তন এখনও ভোল্টেজের মাধ্যমে মোট ক্ষমতাকে প্রভাবিত করতে পারে, তাই বিশ্লেষণ সাব-সেল কারেন্টেই শেষ হয় না। এরপর কোষের সম্পূর্ণ কারেন্ট-ভোল্টেজ বক্ররেখা পরিমাপ করা হয়: প্রতিটি টার্মিনাল ভোল্টেজে কারেন্ট রেকর্ড করা হয়, প্রতিটি বিন্দুতে ক্ষমতা হলো দুটির গুণফল, এবং সেই গুণফলগুলোর সর্বোচ্চটি হলো সর্বোচ্চ ক্ষমতা বিন্দু। যেহেতু কভার গ্লাস আগত বর্ণালি পরিবর্তন করে, বর্ণালি সাব-সেল ফটোকারেন্ট পরিবর্তন করে, এবং শ্রেণি সংযোগ ও ভোল্টেজ একসাথে আউটপুট ক্ষমতা নির্ধারণ করে, তাই লুপটি শুধুমাত্র একটি ডেটাশিট মান দিয়ে নয়, বরং একটি পরিমাপ দিয়ে বন্ধ করতে হবে।

এখানে একটি সতর্কতা প্রযোজ্য। মাল্টি-জাংশন পরিমাপ পদ্ধতির প্রতিবেদনগুলো উল্লেখ করে যে সিমুলেটর বর্ণালি এবং সাব-সেল প্রতিক্রিয়ার মধ্যে অমিল পরিমাপকৃত বক্ররেখা এবং তাই পরিমাপকৃত দক্ষতা পরিবর্তন করে। একটি কোষ যা এক সিমুলেটর বর্ণালির অধীনে ভালো দেখায় তা অন্য একটির অধীনে খারাপ দেখাতে পারে, এবং কভার গ্লাস হলো কোষ যে বর্ণালি দেখে তা নির্ধারণের একটি অংশ।

কভার গ্লাস নির্বাচন কীভাবে প্রদর্শিত হয়

নির্বাচন উপাদান দিয়ে নয়, বরং মিশন দিয়ে শুরু হয়: অ্যারে যে বর্ণালি দেখবে, কোষের ধরন, প্রত্যাশিত তাপমাত্রা এবং প্রয়োজনীয় আয়ু। সেখান থেকেই কভার গ্লাসের পুরুত্ব এবং বিকিরণ সুরক্ষার লক্ষ্য আসে। তারপর প্রার্থীদের একই পুরুত্ব, একই কোটিং অবস্থা এবং একই পরিমাপ তলে তুলনা করা হয়, প্রথমে ট্রান্সমিশনে, এবং পরে প্রকৃত আঠা ও কোষের সাথে সমাবেশের কোয়ান্টাম দক্ষতা এবং কোষ-স্তরের কারেন্ট-ভোল্টেজ বক্ররেখা পরিমাপ করে।

পরিবেশগত পরীক্ষার জন্য এমন সাক্ষী নমুনা প্রয়োজন যা একে অপরের সাথে তুলনা করা যায়। একটি প্রলেপযুক্ত কাচের কুপন দেখায় কাচ এবং প্রলেপের কী হয়; একটি কাচ-আঠালো স্যান্ডউইচ আঠালোকে বিচ্ছিন্ন করে; একটি সম্পূর্ণ সেল অ্যাসেম্বলি মোট আউটপুট পরিমাপ করে। তাদের উপকরণ এবং প্রক্রিয়াগুলি ফ্লাইট কনফিগারেশনের সাথে সঙ্গতিপূর্ণ হওয়া উচিত, যাতে স্পেকট্রাম এবং বৈদ্যুতিক ফলাফল এক্সপোজারের আগে এবং পরে তুলনা করা হলে, ক্ষতিটি কেবল মোট হিসাবে পরিমাপ না করে একটি স্তরের জন্য দায়ী করা যায়। যে অ্যাসেম্বলি শক্তি হারিয়েছে তা নিজে থেকেই সামগ্রিক অবক্ষয়ের একটি পরিমাপ।

পরীক্ষা কর্মসূচি যা পরীক্ষা করা হচ্ছে তার দ্বারা বিভক্ত। অতিবেগুনি এক্সপোজার ফিল্টারিং, কাচের অন্ধকার হওয়া এবং আঠালো সংক্রমণ ক্ষতি সম্বোধন করে। ইলেকট্রন এবং প্রোটন বিকিরণ উপাদান এবং সেলের জন্য সংশ্লিষ্ট কণা অবস্থার সম্বোধন করে। ব্যবহারের আগে এবং পরে পরিমাপ সামঞ্জস্যপূর্ণ স্পেকট্রাম, তাপমাত্রা এবং রেফারেন্স পৃষ্ঠ ব্যবহার করে, যাতে সংক্রমণের পরিবর্তন বৈদ্যুতিক আউটপুটের পরিবর্তনের সাথে সারিবদ্ধ করা যায়। প্রযোজ্য মানদণ্ডের ক্ষেত্রে, এর পরিধি 50 মাইক্রোমিটারের বেশি পুরুত্বের স্ফটিক সিলিকন এবং একক বা বহু-সংযোগ গ্যালিয়াম আর্সেনাইড সেলকে অন্তর্ভুক্ত করে। অতি-পাতলা নমনীয় এবং নতুন পদ্ধতিগুলির জন্য তাদের ডিভাইস এবং প্যাকেজিং বৈশিষ্ট্যের বিপরীতে তাদের নিজস্ব প্রযোজ্যতা মূল্যায়ন প্রয়োজন। প্রতিষ্ঠিত উপাদান সমন্বয়ের জন্য মানক অতিবেগুনি যাচাইকরণ বিদ্যমান দীর্ঘমেয়াদী অবক্ষয় ডেটার উপর ভিত্তি করে গড়ে তুলতে পারে। একটি নতুন সমন্বয়কে যোগ্যতার আগে দীর্ঘতর প্রকৌশল পরীক্ষার মাধ্যমে এর ভিত্তি প্রতিষ্ঠা করতে হবে। সেই পরীক্ষার সময় এক্সপোজার জুড়ে শর্ট-সার্কিট কারেন্ট পর্যবেক্ষণ করা হয়, এবং কারেন্ট-ভোল্টেজ বক্ররেখা পর্যায়ক্রমে পরিমাপ করা হয়, যাতে কেবল শেষ বিন্দু নয়, অগ্রগতিও রেকর্ড করা হয়।

FAQ

কেন শুধু মোটা কাচ ব্যবহার করে শেষ করা যায় না?

কারণ পুরুত্ব হল ভর, এবং মহাকাশযানে ভর হল সেই বাজেট যার জন্য বাকি সবকিছু প্রতিযোগিতা করে। মোটা কাচ এর মধ্য দিয়ে যাওয়া আরও আলো শোষণ করে, তাই সুরক্ষা লাভকে একটি অপটিক্যাল খরচের বিপরীতে ওজন করতে হয়। নকশা বিন্দু হল সংক্রমণ, সুরক্ষা এবং ক্ষেত্রফল ঘনত্বের মধ্যে ভারসাম্য, সর্বোচ্চ নয়।

কাচে সেরিয়াম কি অতিবেগুনি ফিল্টারের সমান?

কার্যকরভাবে হ্যাঁ, যান্ত্রিকভাবে না। একটি ফিল্টার হল একটি অতিরিক্ত অপটিক্যাল উপাদান যা একটি ব্যান্ড সরিয়ে দেয়; সেরিয়াম ডোপিং কাচকে নিজেই সেই ব্যান্ড শোষণ করায়। উভয়ই নিচের স্তরকে রক্ষা করে, এবং তারা স্ট্যাকে যা যোগ করে এবং বিকিরণের পরে কীভাবে আচরণ করে তাতে ভিন্ন।

কেন একটি ডেটাশিট বক্ররেখার পরিবর্তে একটি ব্যান্ড গড় দেয়?

কারণ একটি একক সংখ্যা নির্দিষ্ট করা এবং তুলনা করা সহজ, এবং গড় হল কাচ একটি পরিসরকে কতটা ভালোভাবে ব্লক করে তা বলার একটি সংক্ষিপ্ত উপায়। একটি বক্ররেখা আরও তথ্যপূর্ণ, এবং অনেক ডেটাশিট উভয়ই প্রদান করে: নির্দিষ্টকরণের জন্য সংজ্ঞায়িত রিডিংয়ের একটি সেট, এবং প্রকৌশল কাজের জন্য অবিচ্ছিন্ন স্পেকট্রা।

উচ্চতর ট্রান্সমিট্যান্স মান সর্বদা কী বোঝায়?

কেবল এই যে, উল্লিখিত তরঙ্গদৈর্ঘ্যে এবং উল্লিখিত পরিমাপ বিন্যাসে, আরও আলো প্রস্থান তল অতিক্রম করেছে। পরিমাপে পুরুত্ব, প্রলেপের অবস্থা এবং নমুনার পিছনের অংশ কীভাবে behandled হয়েছিল তা অন্তর্ভুক্ত। আঠালোতে একটি পরিমাপকে বাতাসে একটি পরিমাপের সাথে তুলনা করা দুটি কাচের তুলনা নয়, এটি দুটি বিন্যাসের তুলনা।

কেন একটি স্ট্যাকড সেল সংযোগ বিন্দু দ্বারা বিন্দু পরিমাপ করবেন?

কারণ সংযোগগুলি সিরিজে থাকে এবং দুর্বলতমটি কারেন্ট সীমিত করে, এবং কারণ পুরো সেলের একটি একক পরিমাপ বলতে পারে না কোন সংযোগে কারেন্টের ঘাটতি রয়েছে। সংযোগ-বিন্দু অনুযায়ী কোয়ান্টাম দক্ষতা দেখায় কোথায় প্রতিক্রিয়া অনুপস্থিত, যা সেই পরিমাপ যা কভার গ্লাসে বর্ণালী পরিবর্তনকে আউটপুটের পরিবর্তনের সাথে সংযুক্ত করে।

একই যুক্তি কি পার্থিব মডিউলগুলিতে প্রযোজ্য?

অপটিক্স প্রযোজ্য, সংখ্যাগুলি নয়। একটি পার্থিব মডিউলেও কাচের সামনের অংশ, একটি এনক্যাপসুল্যান্ট এবং একটি সেল থাকে, এবং ইন্টারফেস এবং স্পেকট্রা সম্পর্কে একই যুক্তি প্রযোজ্য। যা ভিন্ন তা হল পরিবেশ: এনক্যাপসুল্যান্ট ভ্যাকুয়াম অতিবেগুনি এবং চার্জযুক্ত কণার পরিবর্তে আর্দ্রতা এবং তাপীয় চক্রের বিরুদ্ধে নির্বাচন করা হয়, এবং যোগ্যতা পরীক্ষাগুলি সেই অনুযায়ী ভিন্ন।

চূড়ান্ত চিন্তা

সেরিয়াম-ডোপড কভার গ্লাস মহাকাশ সৌর অ্যারেতে সাধারণ একটি কারণে যা প্রতিটি ধাপে যাচাই করা যায়। এটি আঠালোতে পৌঁছানো স্বল্প-তরঙ্গদৈর্ঘ্যের অতিবেগুনি হ্রাস করে, এবং এটি বিকিরণের পরে জেনারেশন ব্যান্ডে কাচকে তার সংক্রমণ ধরে রাখতে সহায়তা করে। কোনও দাবিই স্লোগান হিসাবে উপযোগী নয়। তাদের উপযোগী করে তোলে যে সেগুলি পরিমাপ করা যায়, একটি নির্দিষ্ট এক্সপোজারের আগে এবং পরে, সেই একই অপটিক্যাল পথে যা অ্যারে আসলে ব্যবহার করে।

একটি কাচের শোষণ ব্যান্ড থেকে অ্যারে আউটপুটের পরিবর্তন পর্যন্ত শৃঙ্খল আঠালো, ইন্টারফেস, উপ-সেল প্রতিক্রিয়া এবং সিরিজ সংযোগের মধ্য দিয়ে যায়। প্রতিটি লিঙ্কের নিজস্ব পরিমাপ রয়েছে, এবং প্রতিটি পরিমাপের নিজস্ব শর্ত রয়েছে। একটি কভার গ্লাস ভালভাবে নির্বাচন করা হয় যখন সেই পুরো শৃঙ্খলটি হেঁটে দেখা হয়েছে, এবং যখন তুলনা করা সংখ্যাগুলি একই পুরুত্বে, একই তলে, একই স্পেকট্রামের অধীনে নেওয়া হয়েছে।

ডেটা নোট: এখানে উদ্ধৃত ট্রান্সমিট্যান্স মান, 300-315 nm জুড়ে 11.4%, 400 nm-এ 91.3% এবং 92.3% এবং 95.8%, 46%-এ 332 nm কাটঅফ, 2.51 g/cm3 ঘনত্ব এবং 0.150 mm বিকিরণ নমুনা, একটি বাণিজ্যিক সেরিয়াম-ডোপড বোরোসিলিকেট কভার গ্লাসের প্রকাশিত মান, একটি ডেটাশিট কীভাবে গঠন করা হয় তার উদাহরণ হিসাবে উদ্ধৃত। এগুলি তৃতীয় পক্ষের ডেটা, আমাদের দ্বারা করা পরিমাপ নয়, এগুলি তাদের সাথে উল্লিখিত পুরুত্ব এবং প্রলেপের অবস্থার অন্তর্গত, এবং অন্য পণ্যে স্থানান্তর করা উচিত নয়। বাহ্যিক কোয়ান্টাম দক্ষতা চিত্রিত করতে ব্যবহৃত ফোটন-গণনা অনুপাতগুলি শিক্ষামূলক অনুমান। UV-B এবং UV-A ব্যান্ড সীমা হল মানক তরঙ্গদৈর্ঘ্য বিভাজন। পাঠ্যে উল্লিখিত অ্যাসেম্বলি মানদণ্ড হল ECSS-E-ST-20-08C Rev.2।