তিনটি প্রধান পিভি সেল প্রযুক্তি বোঝা: TOPCon, HJT এবং পেরোভস্কাইট
সূচিপত্র
ভূমিকা
সোলার ফটোভোল্টাইক প্রযুক্তি গত দশকে দ্রুত বিকশিত হয়েছে, যেখানে বেশ কয়েকটি প্রতিযোগী সেল আর্কিটেকচার দক্ষতাকে নতুন উচ্চতায় নিয়ে গেছে। এই নিবন্ধটি সোলার সেলের মৌলিক কার্যপ্রণালী নিয়ে আলোচনা করে, তারপর আজ শিল্পকে রূপ দেওয়া তিনটি প্রধান পরবর্তী প্রজন্মের প্রযুক্তি বিশ্লেষণ করে এবং সেল উৎপাদনে মান নিয়ন্ত্রণের একটি দৃষ্টিভঙ্গি দিয়ে শেষ করে।
সোলার পিভি সেল কীভাবে কাজ করে
একটি সোলার সেল আলোকে বিদ্যুতে রূপান্তর করে, কিন্তু সমস্ত আগত ফোটন সমানভাবে অবদান রাখে না। কোথায় শক্তি হারিয়ে যায় তা বোঝা আরও ভাল সেল তৈরির প্রথম ধাপ।
ব্যান্ডগ্যাপের নিচে শক্তির ফোটন শোষিত হয় না এবং কেবল সেলের মধ্য দিয়ে চলে যায়।
ব্যান্ডগ্যাপের উপরে শক্তির ফোটন শোষিত হয় এবং ইলেকট্রন-হোল জোড়া তৈরি করে, কিন্তু উচ্চ-শক্তির ফোটনের অতিরিক্ত শক্তি আংশিকভাবে তাপ হিসাবে হারিয়ে যায়।
উৎপন্ন চার্জ বাহকের পৃথকীকরণ এবং পরিবহনে pn জংশনে ক্ষতি হয়।
বাহক পরিবহনের সময় পুনর্মিলন ক্ষতি হয়।
যোগাযোগ প্রতিরোধ ভোল্টেজ ড্রপ সৃষ্টি করে, যার ফলে যোগাযোগ ভোল্টেজ ক্ষতি হয়।
বৈদ্যুতিক ক্ষতি হ্রাস করা
ভাল স্ফটিক গঠন এবং সঠিক ধরনের ওয়েফার নির্বাচন করুন।
আদর্শ pn জংশন গঠন কৌশল বিকাশ করুন।
আদর্শ প্যাসিভেশন কৌশল বিকাশ করুন।
যুক্তিসঙ্গত ধাতু যোগাযোগ কৌশল গ্রহণ করুন।
উৎকৃষ্ট সামনের-পৃষ্ঠ এবং পিছনের-পৃষ্ঠ ক্ষেত্র প্রযুক্তি প্রয়োগ করুন।
অপটিক্যাল ক্ষতি হ্রাস করা
অপটিক্যাল ক্ষতি কমানো এবং কোষের দক্ষতা বাড়ানোর জন্য, শিল্পটি বিভিন্ন আলো-ফাঁদ পদ্ধতি এবং প্রযুক্তি তৈরি করেছে। এর মধ্যে রয়েছে প্রতিফলন কমানোর জন্য ওয়েফারের পৃষ্ঠের টেক্সচারিং, সামনের পৃষ্ঠের অ্যান্টি-রিফ্লেকশন আবরণ, পিছনের পৃষ্ঠের প্রতিফলনকারী আবরণ এবং গ্রিড-লাইন ছায়া এলাকা কমানো।
TOPCon
TOPCon, যা প্যাসিভেটেড কন্টাক্ট প্রযুক্তি নামেও পরিচিত, ব্যাপকভাবে PERC-এর পরবর্তী প্রজন্মের সোলার সেল প্রযুক্তি হিসেবে বিবেচিত হয়। HJT এবং IBC-এর মতো অন্যান্য সম্ভাব্য নতুন প্রযুক্তির তুলনায়, TOPCon বিদ্যমান PERC বা PERT লাইন থেকে সরাসরি আপগ্রেড করা যায়। ফলস্বরূপ, যেসব নির্মাতারা তাদের বিদ্যমান উৎপাদন লাইন আপগ্রেড করতে চান তাদের তুলনামূলকভাবে কম মূলধন বিনিয়োগের প্রয়োজন হয়, তবুও তারা প্রায় 1% এর কঠিন দক্ষতা লাভ অর্জন করে।
একটি TOPCon কোষের সামনের দিকটি মূলত প্রচলিত N-টাইপ বা N-PERT কোষের মতো, যা একটি বোরন (p+) ইমিটার, একটি প্যাসিভেশন স্তর এবং একটি অ্যান্টি-রিফ্লেকশন স্তর নিয়ে গঠিত। মূল প্রযুক্তিটি পিছনের প্যাসিভেটেড কন্টাক্টে নিহিত: ওয়েফারের পিছনে একটি অতি-পাতলা অক্সাইড স্তর (1–2 nm) এবং একটি ফসফরাস-ডোপড মাইক্রো/অ্যামরফাস মিশ্র সিলিকন পাতলা ফিল্ম থাকে। দ্বিমুখী প্রয়োগের জন্য, সামনের দিকে Ag বা Ag-Al গ্রিড এবং পিছনে Ag গ্রিড স্ক্রিন-প্রিন্টিং করে ধাতবকরণ করা হয়।
টানেল অক্সাইড প্যাসিভেটেড কন্টাক্ট
টানেল অক্সাইড প্যাসিভেটেড কন্টাক্ট (TOPCon) সম্প্রতি উল্লেখযোগ্য মনোযোগ আকর্ষণ করেছে কারণ এটি 25.7% এর উচ্চ রূপান্তর দক্ষতা অর্জন করে। TOPCon গঠনটি একটি পাতলা টানেল অক্সাইড এবং একটি ফসফরাস (P) ডোপড পলিসিলিকন কন্টাক্ট স্তর নিয়ে গঠিত। P-ডোপড পলিসিলিকন স্তরটি a-Si:H কে ক্রিস্টালাইজ করে বা LPCVD ব্যবহার করে সরাসরি পলিসিলিকন জমা করে তৈরি করা যেতে পারে। TOPCon উচ্চ-দক্ষতা সোলার সেল প্রযুক্তিগুলির মধ্যে একটি প্রতিশ্রুতিশীল প্রার্থী হিসেবে দাঁড়িয়েছে।
HJT হেটেরোজাংশন
হেটেরোজাংশন প্রযুক্তি (HJT) একটি সোলার প্যানেল উৎপাদন পদ্ধতি যা গত দশকে বৃদ্ধি পেয়েছে। এটি বর্তমানে দক্ষতা এবং পাওয়ার আউটপুটকে উচ্চ স্তরে নিয়ে যাওয়ার জন্য সবচেয়ে কার্যকর প্রক্রিয়াগুলির মধ্যে একটি, এমনকি শিল্পের মূলধারার PERC প্রযুক্তির কর্মক্ষমতাকেও ছাড়িয়ে যায়। HJT কোষ দুটি ভিন্ন প্রযুক্তিকে একত্রিত করে: ক্রিস্টালাইন সিলিকন এবং অ্যামরফাস পাতলা ফিল্ম। এই প্রযুক্তিগুলি একসাথে ব্যবহার করলে একা ব্যবহারের চেয়ে বেশি শক্তি সংগ্রহ করা যায়, 25% বা তার বেশি দক্ষতায় পৌঁছায়।
HJT কোষের গঠন
একটি মনোক্রিস্টালাইন ওয়েফারকে সাবস্ট্রেট হিসেবে ব্যবহার করে, ওয়েফারের পরিষ্কার ও টেক্সচারযুক্ত সামনের পৃষ্ঠে ক্রমান্বয়ে ৫-১০ nm পুরুত্বের একটি ইনট্রিন্সিক a-Si:H ফিল্ম এবং তারপর একটি p-টাইপ a-Si:H ফিল্ম জমা করা হয়, যা একটি p-n হেটেরোজাংশন গঠন করে। ওয়েফারের পিছনের পৃষ্ঠে, ৫-১০ nm পুরুত্বের একটি ইনট্রিন্সিক ফিল্ম এবং একটি n-টাইপ a-Si:H ফিল্ম জমা করে একটি ব্যাক সারফেস ফিল্ড তৈরি করা হয়। তারপর একটি ট্রান্সপারেন্ট কন্ডাকটিভ অক্সাইড ফিল্ম জমা করা হয় এবং অবশেষে স্ক্রিন প্রিন্টিংয়ের মাধ্যমে উভয় পাশের উপরে ধাতব কালেক্টর ইলেকট্রোড তৈরি করা হয়, যা একটি প্রতিসম HJT সোলার সেল গঠন করে।
HJT সেলের সুবিধা
নমনীয়তা ও অভিযোজনক্ষমতা — এই প্রযুক্তিটি চরম আবহাওয়ার মধ্যেও চমৎকার উৎপাদন ক্ষমতার জন্য তৈরি করা হয়েছে। HJT প্যানেলের তাপমাত্রা সহগ প্রচলিত প্যানেলের তুলনায় কম, যা উচ্চ বাহ্যিক তাপমাত্রায়ও উচ্চ কর্মক্ষমতা নিশ্চিত করে।
প্রত্যাশিত আয়ুষ্কাল — গড়ে, থিন-ফিল্ম PV মডিউল ২৫ বছর পর্যন্ত স্থায়ী হতে পারে, যেখানে HJT সেল ৩০ বছরেরও বেশি সময় স্বাভাবিকভাবে কাজ করতে পারে।
উচ্চতর দক্ষতা — বর্তমানে বাজারে থাকা অধিকাংশ হেটেরোজাংশন প্যানেলের দক্ষতা ১৯.৯% থেকে ২১.৭% এর মধ্যে, যা অন্যান্য প্রচলিত মনোক্রিস্টালাইন সেলের তুলনায় অনেক উন্নত।
খরচ সাশ্রয় — HJT প্যানেলে ব্যবহৃত অ্যামরফাস সিলিকন একটি সাশ্রয়ী PV প্রযুক্তি। অন্যান্য প্রযুক্তির তুলনায়, এই থিন-ফিল্ম সোলার পদ্ধতিতে উৎপাদন সময় কম লাগে। সরলীকৃত প্রক্রিয়ার কারণে, HJT বিকল্প সমাধানের তুলনায় বেশি সাশ্রয়ী।
পেরোভস্কাইট
২০০৯ সালে, পেরোভস্কাইট উপকরণ প্রথমবারের মতো ৪% ফটোভোল্টাইক দক্ষতা অর্জনে ব্যবহৃত হয়। ২০২১ সালের মধ্যে, একক-জাংশন পেরোভস্কাইট সোলার সেল (PSC) ২৫.৫% দক্ষতায় পৌঁছায়। পেরোভস্কাইট সেলের দ্রুত উন্নতি এগুলিকে PV ক্ষেত্রে একটি উদীয়মান তারকা করে তুলেছে এবং শিক্ষাজগতে ব্যাপক আগ্রহ সৃষ্টি করেছে। যেহেতু এগুলির পরিচালনা পদ্ধতি এখনও তুলনামূলকভাবে নতুন, তাই পেরোভস্কাইটের অন্তর্নিহিত পদার্থবিদ্যা এবং রসায়ন নিয়ে আরও অধ্যয়নের যথেষ্ট সুযোগ রয়েছে।
পেরোভস্কাইট সেল গঠন
সবচেয়ে উন্নত পেরোভস্কাইট সোলার সেল গঠন পাঁচটি উপাদানের উপর ভিত্তি করে তৈরি: একটি ট্রান্সপারেন্ট কন্ডাকটিভ অক্সাইড, একটি ইলেকট্রন ট্রান্সপোর্ট লেয়ার (ETL), পেরোভস্কাইট, একটি হোল ট্রান্সপোর্ট লেয়ার (HTL), এবং একটি ধাতব ইলেকট্রোড। এই ইন্টারফেসগুলিতে বিভিন্ন উপকরণের শক্তির স্তর এবং মিথস্ক্রিয়া বোঝা এবং অপ্টিমাইজ করা একটি অত্যন্ত উত্তেজনাপূর্ণ গবেষণা ক্ষেত্র যা এখনও সক্রিয় আলোচনার অধীনে রয়েছে।
CaTiO3
পেরোভস্কাইট হলো একটি খনিজের নাম, যা ১৮৩৯ সালে রোজ উরাল পর্বতমালার শিলা খনিজে আবিষ্কার করেন এবং রুশ ভূতত্ত্ববিদ পেরোভস্কির নামে নামকরণ করা হয়। পেরোভস্কাইট উপাদানের ক্যারিয়ার পুনর্মিলনের সম্ভাবনা কম এবং ক্যারিয়ার গতিশীলতা বেশি থাকে, যা এগুলিকে সৌর কোষের জন্য আদর্শ উপাদান করে তোলে।
পেরোভস্কাইট ফিল্ম গঠনের পদ্ধতি
পেরোভস্কাইট সৌর কোষের শক্তি রূপান্তর দক্ষতা উন্নত করার মূল চাবিকাঠি হলো ফিল্ম মরফোলজি অপ্টিমাইজ করা। ল্যাবরেটরিতে সাধারণত ব্যবহৃত ফিল্ম গঠনের পদ্ধতি হলো এক-পদক্ষেপ বা দুই-পদক্ষেপ প্রক্রিয়া জমা। বড় এলাকা, কম খরচের পেরোভস্কাইট ফিল্মের চাহিদা মেটাতে, স্লট-ডাই কোটিং, প্রিন্টিং এবং স্প্রে করার মতো প্রক্রিয়াকরণ সরঞ্জামও পেরোভস্কাইট সৌর কোষ তৈরি করতে ব্যবহৃত হয়।
পেরোভস্কাইটের ভবিষ্যৎ
পেরোভস্কাইটের ভবিষ্যত গবেষণা সম্ভবত প্যাসিভেশন এবং ত্রুটি হ্রাসের মতো কৌশলের মাধ্যমে পুনর্মিলন কমানোর পাশাপাশি দ্বি-মাত্রিক পেরোভস্কাইট এবং আরও অপ্টিমাইজড ইন্টারফেস উপাদান অন্তর্ভুক্ত করে দক্ষতা উন্নত করার উপর ফোকাস করবে। চার্জ নিষ্কাশন স্তরগুলি জৈব থেকে অজৈব উপাদানে স্থানান্তরিত হতে পারে দক্ষতা এবং স্থিতিশীলতা উন্নত করতে। স্থিতিশীলতা বৃদ্ধি এবং পরিবেশগত প্রভাব হ্রাস গুরুত্বপূর্ণ ক্ষেত্র হিসাবে রয়ে গেছে।
সোলার পিভি সেল উৎপাদনে গুণগত মান নিয়ন্ত্রণ
ক্রিস্টালাইন সিলিকন পিভি কোষ বাণিজ্যিক সোলার প্যানেলে সবচেয়ে সাধারণ কোষ, যা বিশ্বব্যাপী পিভি কোষ বাজারের ৯০% এর বেশি বিক্রি করে।
ল্যাবরেটরিতে, ক্রিস্টালাইন সিলিকন কোষের শক্তি রূপান্তর দক্ষতা মনোক্রিস্টালাইন কোষের জন্য ২৫% এর বেশি এবং পলিক্রিস্টালাইন কোষের জন্য ২০% বা তার বেশি পৌঁছায়। তবে, শিল্পোৎপাদিত সোলার মডিউল বর্তমানে স্ট্যান্ডার্ড টেস্ট অবস্থায় মাত্র ১৮%–২২% দক্ষতা অর্জন করে।
পরিষ্কার এবং টেক্সচারিং
এচিং পৃষ্ঠের ক্ষতি স্তর অপসারণ করে এবং পৃষ্ঠকে টেক্সচার করে একটি টেক্সচারযুক্ত কাঠামো তৈরি করে যা আলো আটকে রাখে এবং প্রতিফলন ক্ষতি হ্রাস করে। টেক্সচারযুক্ত পৃষ্ঠের প্রতিফলন পরিমাপ করা টেক্সচারিং প্রক্রিয়া পর্যবেক্ষণের একটি গুরুত্বপূর্ণ মাধ্যম।
ডিফিউশন জংশন গঠন এবং প্রান্ত বিচ্ছিন্নকরণ
তাপীয় বিস্তার এবং অনুরূপ পদ্ধতি ওয়েফারের উপর ভিন্ন পরিবাহিতা টাইপের একটি বিস্তার স্তর গঠন করে, যা pn জংশন তৈরি করে। বিভিন্ন সেল টাইপ pn জংশন এবং ওয়েফারের মধ্যে একটি নির্দিষ্ট পুরুত্বের প্যাসিভেশন স্তর জমা করে আরও দক্ষ থিন-ফিল্ম সোলার সেল পেতে। এই প্রক্রিয়ায় প্রধানত মাইনরিটি ক্যারিয়ার লাইফটাইম, ওয়েফার পুরুত্ব এবং প্রতিসরাঙ্ক পর্যবেক্ষণ করা হয়।
অ্যান্টি-রিফ্লেকশন আবরণ জমা
আলো শোষণ আরও উন্নত করতে, ওয়েফার পৃষ্ঠের উপর একটি অ্যান্টি-রিফ্লেকশন ফিল্ম প্রয়োগ করা হয়। বর্তমানে, শিল্প প্লাজমা-এনহ্যান্সড কেমিক্যাল ভেপার ডিপোজিশন (PECVD) ব্যবহার করে ওয়েফারের উপর একটি পাতলা ফিল্ম জমা করে, যা একই সাথে প্যাসিভেশন স্তর হিসাবে কাজ করে। এই পর্যায়ে, প্রধান পরিমাপগুলি হল অ্যান্টি-রিফ্লেকশন ফিল্মের ট্রান্সমিট্যান্স এবং শীট রেজিস্ট্যান্সের একরূপতা।
ইলেকট্রোড তৈরি
গ্রিড-লাইন ইলেকট্রোডগুলি সেলের সামনের দিকে স্ক্রিন-প্রিন্ট করা হয়, পিছনের পৃষ্ঠের ক্ষেত্র এবং পিছনের ইলেকট্রোড পিছনে মুদ্রিত হয়, তারপর শুকানো এবং সিন্টারিং করা হয়। এই প্রক্রিয়ায়, তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণ, সারিবদ্ধকরণ নির্ভুলতা এবং গ্রিড লাইনের উচ্চতা-থেকে-প্রস্থ অনুপাত অপরিহার্য পর্যবেক্ষণ সূচক।
Ooitech-এর দৃষ্টিভঙ্গি
ooitech বিশ্বাস করে: TOPCon, HJT এবং পেরোভস্কাইট প্রতিটি নিজস্ব উপায়ে সোলার সেলের দক্ষতা এগিয়ে নিয়ে যায়, এবং কঠোর উৎপাদন মান নিয়ন্ত্রণই শেষ পর্যন্ত এই প্রযুক্তিগুলিকে নির্ভরযোগ্য, উচ্চ-কার্যক্ষম মডিউলে রূপান্তরিত করে।
