സൗരോർജ്ജ ഫോട്ടോണുകൾ അർദ്ധചാലകത്തിന്റെ ഉപരിതലത്തിൽ പതിക്കുന്ന ഭൗതിക പ്രതിഭാസമായ ഫോട്ടോവോൾട്ടായിക് പ്രഭാവത്തെ ഈ സമർത്ഥമായ സാങ്കേതികവിദ്യ ചൂഷണം ചെയ്യുന്നു, ഇത് ഇലക്ട്രോണുകളുടെ പ്രകാശനത്തിനും ചൂഷണം ചെയ്യാവുന്ന വൈദ്യുത പ്രവാഹത്തിന്റെ ഉത്പാദനത്തിനും കാരണമാകുന്നു.

ഫോട്ടോവോൾട്ടായിക് സെല്ലുകളുടെ പ്രവർത്തനത്തിന്റെ അടിസ്ഥാനമായ ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിലെ ഒരു അടിസ്ഥാന പ്രതിഭാസമാണ് ഫോട്ടോവോൾട്ടായിക് പ്രഭാവം. സോളാർ സെല്ലുകളിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന സിലിക്കൺ പോലുള്ള അർദ്ധചാലക വസ്തുക്കളുടെ ഉപരിതലത്തിൽ ഫോട്ടോണുകളുടെ രൂപത്തിൽ പ്രകാശം പതിക്കുമ്പോഴാണ് ഇത് സംഭവിക്കുന്നത്. ഫോട്ടോണുകൾ മെറ്റീരിയലുമായി ഇടപഴകുമ്പോൾ, അവ അർദ്ധചാലക ഘടനയിലെ ഇലക്ട്രോണുകളിലേക്ക് ഊർജ്ജം കൈമാറുന്നു.

ഫോട്ടോണുകളുടെ ഊർജ്ജം ഇലക്ട്രോണുകളെ ഉത്തേജിപ്പിക്കുന്നു, ഇത് അവയുടെ ആറ്റോമിക് ഭ്രമണപഥങ്ങളിൽ നിന്ന് അവയെ സ്വതന്ത്രമാക്കുന്നു. ഈ പുറത്തുവിടുന്ന ഇലക്ട്രോണുകൾ പിന്നീട് ഗതികോർജ്ജം നേടുകയും മെറ്റീരിയലിലൂടെ നീങ്ങുകയും ചെയ്യുന്നു. ഇലക്ട്രോണുകളുടെ ഈ ചലനമാണ് വൈദ്യുത പ്രവാഹം സൃഷ്ടിക്കുന്നത്. എന്നിരുന്നാലും, അവയുടെ ആവേശകരമായ അവസ്ഥയിൽ, ഇലക്ട്രോണുകൾ മെറ്റീരിയലിലെ ദ്വാരങ്ങളുമായി (കാണാതായ ഇലക്ട്രോണുകൾ അവശേഷിക്കുന്ന വിടവുകൾ) വീണ്ടും സംയോജിക്കുന്നു, ഇത് ഫോട്ടോവോൾട്ടായിക് പ്രഭാവം ഇല്ലാതാക്കും.

ഈ അനാവശ്യ പുനസംയോജനം ഒഴിവാക്കാൻ, ഫോട്ടോവോൾട്ടായിക് സെല്ലുകൾ ഒരു പിഎൻ ജംഗ്ഷൻ സൃഷ്ടിക്കാൻ രൂപകൽപ്പന ചെയ്തിരിക്കുന്നു. ഒരു സാധാരണ സോളാർ സെല്ലിൽ, അർദ്ധചാലക വസ്തുവിന്റെ മുകൾ പാളിയിൽ അധിക ഇലക്ട്രോണുകളുള്ള ആറ്റങ്ങൾ (എൻ-ടൈപ്പ്) ഉണ്ട്, അതേസമയം താഴത്തെ പാളിയിൽ അധിക ദ്വാരങ്ങളുള്ള ആറ്റങ്ങൾ (പി-ടൈപ്പ്) ഉണ്ട്. ഈ കോൺഫിഗറേഷൻ ഒരു ഇലക്ട്രിക് ഫീൽഡ് സൃഷ്ടിക്കുന്നു, അത് പുറത്തുവിടുന്ന ഇലക്ട്രോണുകളെ എൻ-ടൈപ്പ് പാളിയിലേക്കും ദ്വാരങ്ങളെ പി-ടൈപ്പ് പാളിയിലേക്കും നയിക്കുന്നു.

തൽഫലമായി, ഫോട്ടോവോൾട്ടായിക് പ്രഭാവം പുറപ്പെടുവിക്കുന്ന ഇലക്ട്രോണുകൾ ഫോട്ടോവോൾട്ടായിക് സെല്ലിന്റെ എൻ-ടൈപ്പ് ഉപരിതലത്തിൽ ശേഖരിക്കപ്പെടുന്നു, അതേസമയം പി-ടൈപ്പ് ഉപരിതലത്തിൽ ദ്വാരങ്ങൾ ശേഖരിക്കപ്പെടുന്നു. ചാർജുകളുടെ ഈ വേർതിരിവ് രണ്ട് പാളികൾക്കിടയിൽ ഒരു വൈദ്യുത ശേഷി സൃഷ്ടിക്കുന്നു, അങ്ങനെ സൂര്യപ്രകാശം സെല്ലിൽ പതിക്കുമ്പോൾ സ്ഥിരമായ വൈദ്യുത പ്രവാഹം സൃഷ്ടിക്കുന്നു. ഈ വൈദ്യുത പ്രവാഹം വൈദ്യുത ഉപകരണങ്ങൾക്ക് ഊർജ്ജം പകരുന്നതിന് വൈദ്യുതിയുടെ ഉറവിടമായി ഉപയോഗിക്കാം അല്ലെങ്കിൽ പിന്നീടുള്ള ഉപയോഗത്തിനായി ബാറ്ററികളിൽ സൂക്ഷിക്കാം. ചാലക ബാൻഡിലെ അവയുടെ ആവേശകരമായ അവസ്ഥയിൽ, ഈ ഇലക്ട്രോണുകൾക്ക് മെറ്റീരിയലിലൂടെ സഞ്ചരിക്കാൻ സ്വാതന്ത്ര്യമുണ്ട്, ഇലക്ട്രോണിന്റെ ഈ ചലനമാണ് കോശത്തിൽ ഒരു വൈദ്യുത പ്രവാഹം സൃഷ്ടിക്കുന്നത്.

ഈ കോശങ്ങൾ ഒരൊറ്റ സിലിക്കൺ ക്രിസ്റ്റലിൽ നിന്നാണ് നിർമ്മിച്ചിരിക്കുന്നത്, ഇത് അവയ്ക്ക് ഏകീകൃത ഘടനയും ഉയർന്ന കാര്യക്ഷമതയും നൽകുന്നു.
സവിശേഷമായ ക്രിസ്റ്റൽ ഓറിയന്റേഷൻ സോളാർ ഫോട്ടോണുകളെ മികച്ച രീതിയിൽ പിടിച്ചെടുക്കാൻ അനുവദിക്കുന്നു, ഇത് ഉയർന്ന കാര്യക്ഷമതയ്ക്ക് കാരണമാകുന്നു.
എന്നിരുന്നാലും, നിർമ്മാണ പ്രക്രിയ കൂടുതൽ സങ്കീർണ്ണമാണ്, ഇത് ഉയർന്ന ഉൽപാദനച്ചെലവിന് കാരണമാകുന്നു.

ഒന്നിലധികം ക്രിസ്റ്റലുകൾ ഉൾക്കൊള്ളുന്ന സിലിക്കൺ ബ്ലോക്കുകളിൽ നിന്ന് നിർമ്മിച്ച ഈ സെല്ലുകൾ മോണോക്രിസ്റ്റാലൈനുകളേക്കാൾ എളുപ്പവും വിലകുറഞ്ഞതുമാണ്.
ക്രിസ്റ്റലുകൾ തമ്മിലുള്ള അതിരുകൾ കാര്യക്ഷമത അൽപ്പം കുറച്ചേക്കാം, പക്ഷേ സാങ്കേതിക മുന്നേറ്റങ്ങൾ കാലക്രമേണ അവയുടെ പ്രകടനം മെച്ചപ്പെടുത്തി.
അവ ചെലവ്, കാര്യക്ഷമത, സുസ്ഥിരത എന്നിവ തമ്മിൽ നല്ല സന്തുലിതാവസ്ഥ വാഗ്ദാനം ചെയ്യുന്നു.

അർദ്ധചാലക വസ്തുക്കളുടെ നേർത്ത പാളി നേരിട്ട് ഗ്ലാസ് അല്ലെങ്കിൽ ലോഹം പോലുള്ള ഒരു സബ്സ്ട്രേറ്റിൽ നിക്ഷേപിച്ചാണ് ഈ സെല്ലുകൾ നിർമ്മിക്കുന്നത്.
അവ സിലിക്കൺ സെല്ലുകളേക്കാൾ ഭാരം കുറഞ്ഞതും വഴക്കമുള്ളതുമാണ്, ഇത് മൃദുവായ സോളാർ മേൽക്കൂരകൾ പോലുള്ള വിവിധ ആപ്ലിക്കേഷനുകളിലേക്ക് സംയോജിപ്പിക്കാൻ അനുവദിക്കുന്നു.
കാര്യക്ഷമത സാധാരണയായി സിലിക്കൺ സെല്ലുകളേക്കാൾ കുറവാണ്, പക്ഷേ സാങ്കേതിക മുന്നേറ്റങ്ങൾ അവയുടെ കാര്യക്ഷമത മെച്ചപ്പെടുത്താൻ ലക്ഷ്യമിടുന്നു.

ഈ സെല്ലുകൾ അർദ്ധചാലക വസ്തുക്കളുടെ വ്യത്യസ്ത പാളികളെ സംയോജിപ്പിച്ച് ഒരു ഹെറ്ററോജങ്ഷൻ ഇന്റർഫേസ് സൃഷ്ടിക്കുന്നു.
ഇന്റർഫേസ് കാര്യക്ഷമമായ ചാർജ് വേർതിരിക്കൽ പ്രോത്സാഹിപ്പിക്കുകയും ഇലക്ട്രോൺ, ഹോൾ റീകോംബിനേഷൻ മൂലമുള്ള നഷ്ടം കുറയ്ക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.
ഉയർന്ന താപനിലയിൽ എച്ച്ഐടി സെല്ലുകൾക്ക് നല്ല വിളവും മികച്ച പ്രകടനവുമുണ്ട്.

പെറോവ്സ്കിറ്റ് അധിഷ്ഠിത സെല്ലുകൾ താരതമ്യേന പുതിയതാണ്, അവയുടെ നിർമ്മാണ എളുപ്പവും ഉയർന്ന കാര്യക്ഷമതയും കാരണം വലിയ താൽപ്പര്യം ആകർഷിച്ചു.
ലിക്വിഡ് ലായനികളിൽ നിന്ന് പെറോവ്സ്കൈറ്റ് മെറ്റീരിയലുകൾ നിക്ഷേപിക്കാൻ കഴിയും, ഇത് ചെലവ് കുറഞ്ഞ നിർമ്മാണ പ്രക്രിയകളിലേക്ക് വാതിൽ തുറക്കുന്നു.
എന്നിരുന്നാലും, വിവിധ സാഹചര്യങ്ങളിൽ ദീർഘകാല സുസ്ഥിരതയും സ്ഥിരതയും വെല്ലുവിളികളായി തുടരുന്നു. മിക്ക വാണിജ്യ പിവി സെല്ലുകളും സിംഗിൾ-ജംഗ്ഷനാണ്, എന്നാൽ ഉയർന്ന ചെലവിൽ ഉയർന്ന കാര്യക്ഷമത കൈവരിക്കുന്നതിനായി മൾട്ടി-ജംഗ്ഷൻ പിവി സെല്ലുകളും വികസിപ്പിച്ചെടുത്തിട്ടുണ്ട്.

മോണോക്രിസ്റ്റാലിൻ : ഒരൊറ്റ സിലിക്കൺ ക്രിസ്റ്റലിൽ നിന്ന് നിർമ്മിച്ച ഈ സെല്ലുകൾ അവയുടെ ഏകീകൃത ഘടന കാരണം ഉയർന്ന കാര്യക്ഷമത വാഗ്ദാനം ചെയ്യുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, അവയുടെ നിർമ്മാണ പ്രക്രിയ സങ്കീർണ്ണവും ചെലവേറിയതുമാണ്.
പോളിക്രിസ്റ്റാലിൻ : നിരവധി സിലിക്കൺ ക്രിസ്റ്റലുകളിൽ നിന്ന് നിർമ്മിച്ച ഈ സെല്ലുകൾ മോണോക്രിസ്റ്റാലൈനുകളേക്കാൾ ഉത്പാദിപ്പിക്കാൻ കൂടുതൽ താങ്ങാനാവുന്നതാണ്. എന്നിരുന്നാലും, ക്രിസ്റ്റലുകൾ തമ്മിലുള്ള അതിർത്തികൾ കാരണം അവയുടെ ഫലപ്രാപ്തി അൽപ്പം കുറവാണ്.

കാഡ്മിയം ടെല്ലുറൈഡ് (സിഡിടിഇ) : ഈ കോശങ്ങൾ കാഡ്മിയം ടെല്ലുറൈഡ് അർദ്ധചാലക വസ്തുവായി ഉപയോഗിക്കുന്നു. അവ ഉത്പാദിപ്പിക്കാൻ താങ്ങാനാവുന്നവയാണ്, മാത്രമല്ല പലപ്പോഴും വലിയ തോതിലുള്ള ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, കാഡ്മിയം വിഷമാണ്, ഇത് പാരിസ്ഥിതിക ആശങ്കകൾ ഉയർത്തുന്നു.
കോപ്പർ ഇൻഡിയം ഗാലിയം സെലിനൈഡ് (സിഐജിഎസ്) : ഈ കോശങ്ങൾ ചെമ്പ്, ഇൻഡിയം, ഗാലിയം, സെലിനിയം എന്നിവയുടെ പാളികൾ ചേർന്നതാണ്. അവ ഉയർന്ന കാര്യക്ഷമത വാഗ്ദാനം ചെയ്യുന്നു, ഫ്ലെക്സിബിൾ പ്രതലങ്ങളിൽ നിർമ്മിക്കാൻ കഴിയും, ഇത് ചില പ്രത്യേക ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്ക് അനുയോജ്യമാക്കുന്നു.

ഈ സെല്ലുകൾ പ്രകാശത്തെ വൈദ്യുതിയാക്കി മാറ്റാൻ ഓർഗാനിക് പോളിമറുകൾ അല്ലെങ്കിൽ കാർബൺ അധിഷ്ഠിത വസ്തുക്കൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു. അവ സാധാരണയായി ഭാരം കുറഞ്ഞതും വഴക്കമുള്ളതുമാണ്, പക്ഷേ അവയുടെ ഫലപ്രാപ്തി പലപ്പോഴും മറ്റ് സെൽ തരങ്ങളേക്കാൾ കുറവാണ്.

പെറോവ്സ്കൈറ്റ് സെല്ലുകൾ താരതമ്യേന പുതിയതാണ്, പക്ഷേ അവയുടെ ഉയർന്ന കാര്യക്ഷമത ശേഷിയും കുറഞ്ഞ ഉൽപാദന ചെലവും കാരണം വലിയ താൽപ്പര്യം ആകർഷിക്കുന്നു. പ്രകാശം പിടിച്ചെടുക്കാൻ അവർ പെറോവ്സ്കിറ്റ് എന്ന ക്രിസ്റ്റലിൻ മെറ്റീരിയൽ ഉപയോഗിക്കുന്നു.