हे कल्पक तंत्रज्ञान फोटोव्होल्टिक प्रभावाचा फायदा घेते, ही एक भौतिक घटना आहे जिथे सौर फोटॉन अर्धसंवाहकाच्या पृष्ठभागावर आदळतात, परिणामी इलेक्ट्रॉन सोडले जातात आणि शोषक विद्युत प्रवाह तयार होतो.

फोटोव्होल्टिक प्रभाव ही भौतिकशास्त्राची एक मूलभूत घटना आहे जी फोटोव्होल्टिक पेशींच्या कार्याचा आधार आहे. जेव्हा प्रकाश, फोटॉनच्या स्वरूपात, सौर पेशींमध्ये वापरल्या जाणार्या सिलिकॉनसारख्या अर्धवाहक पदार्थाच्या पृष्ठभागावर आदळतो तेव्हा हे उद्भवते. जेव्हा फोटॉन पदार्थाशी संवाद साधतात, तेव्हा ते अर्धचालक संरचनेतील इलेक्ट्रॉनांना त्यांची ऊर्जा हस्तांतरित करतात.

फोटॉनची ऊर्जा इलेक्ट्रॉनांना उत्तेजित करते, ज्यामुळे ते त्यांच्या अणुकक्षांपासून मुक्त होतात. हे सोडलेले इलेक्ट्रॉन नंतर गतिज ऊर्जा प्राप्त करतात आणि पदार्थातून पुढे जातात. इलेक्ट्रॉनांच्या या हालचालीमुळेच विद्युत् प्रवाह निर्माण होतो. तथापि, त्यांच्या उत्तेजित अवस्थेत, इलेक्ट्रॉन सामग्रीतील छिद्रांसह (गहाळ इलेक्ट्रॉनांनी सोडलेले अंतर) पुन्हा एकत्र येतात, ज्यामुळे फोटोव्होल्टिक प्रभाव रद्द होऊ शकतो.

हे अवांछित पुनर्संयोजन टाळण्यासाठी, पीएन जंक्शन तयार करण्यासाठी फोटोव्होल्टिक पेशी डिझाइन केल्या जातात. सामान्य सौर पेशीमध्ये, सेमीकंडक्टर सामग्रीचा वरचा थर अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन (एन-प्रकार) असलेल्या अणूंनी डोप केला जातो, तर खालचा थर अतिरिक्त छिद्र (पी-प्रकार) असलेल्या अणूंनी डोप केला जातो. हे कॉन्फिगरेशन एक विद्युत क्षेत्र तयार करते जे सोडलेल्या इलेक्ट्रॉनांना एन-प्रकारच्या थराकडे आणि छिद्रांना पी-प्रकारच्या थराकडे निर्देशित करते.

परिणामी, फोटोव्होल्टिक प्रभावाने सोडलेले इलेक्ट्रॉन फोटोव्होल्टिक सेलच्या एन-प्रकारच्या पृष्ठभागावर गोळा केले जातात, तर छिद्रे पी-प्रकारच्या पृष्ठभागावर गोळा केली जातात. आवेशांचे हे पृथक्करण दोन थरांमध्ये विद्युत क्षमता निर्माण करते आणि अशा प्रकारे सूर्यप्रकाश पेशीवर आदळल्यावर स्थिर विद्युत प्रवाह निर्माण होतो. त्यानंतर हा प्रवाह विद्युत उपकरणांना ऊर्जा देण्यासाठी विजेचा स्त्रोत म्हणून वापरला जाऊ शकतो किंवा नंतरच्या वापरासाठी बॅटरीमध्ये साठवला जाऊ शकतो. वहन पट्ट्यातील त्यांच्या उत्तेजित अवस्थेत हे इलेक्ट्रॉन पदार्थातून जाण्यास मोकळे असतात आणि इलेक्ट्रॉनच्या या हालचालीमुळेच पेशीमध्ये विद्युत् प्रवाह निर्माण होतो.

या पेशी एकाच सिलिकॉन क्रिस्टलपासून बनविल्या जातात, ज्यामुळे त्यांना एकसमान रचना आणि उच्च कार्यक्षमता मिळते.
अद्वितीय क्रिस्टल ओरिएंटेशन सौर फोटॉनचे अधिक चांगले कॅप्चर करण्यास अनुमती देते, परिणामी उच्च कार्यक्षमता येते.
तथापि, उत्पादन प्रक्रिया अधिक गुंतागुंतीची आहे, परिणामी उत्पादन खर्च जास्त होतो.

एकाधिक स्फटिक असलेल्या सिलिकॉन ब्लॉक्सपासून बनविलेले हे पेशी मोनोक्रिस्टललाइन्सपेक्षा तयार करणे सोपे आणि स्वस्त आहे.
स्फटिकांमधील सीमा कार्यक्षमता किंचित कमी करू शकतात, परंतु तांत्रिक प्रगतीमुळे कालांतराने त्यांची कार्यक्षमता सुधारली आहे.
ते खर्च, कार्यक्षमता आणि शाश्वतता यांच्यात चांगला समतोल प्रदान करतात.

सेमीकंडक्टर सामग्रीचा पातळ थर थेट काच किंवा धातूसारख्या सब्सट्रेटवर जमा करून या पेशी तयार केल्या जातात.
ते सिलिकॉन पेशींपेक्षा हलके आणि अधिक लवचिक असतात, ज्यामुळे त्यांना मऊ सौर छप्परांसारख्या विविध अनुप्रयोगांमध्ये समाकलित केले जाऊ शकते.
कार्यक्षमता सामान्यत : सिलिकॉन पेशींपेक्षा कमी असते, परंतु तांत्रिक प्रगतीत्यांचे कार्यक्षमता सुधारण्याचे उद्दीष्ट आहे.

या पेशी सेमीकंडक्टर सामग्रीचे विविध थर एकत्र करतात, ज्यामुळे एक इंटरफेस तयार होतो.
इंटरफेस कार्यक्षम चार्ज पृथक्करणास प्रोत्साहित करते आणि इलेक्ट्रॉन आणि छिद्र पुनर्संयोजनामुळे होणारे नुकसान कमी करते.
एचआयटी पेशींचे उत्पादन चांगले असते आणि उच्च तापमानात चांगली कामगिरी असते.

पेरोव्स्काइट-आधारित पेशी तुलनेने नवीन आहेत आणि त्यांच्या उत्पादन सुलभतेमुळे आणि उच्च कार्यक्षमतेच्या क्षमतेमुळे त्यांनी खूप रस आकर्षित केला आहे.
पेरोव्हस्काइट सामग्री द्रव द्रावणांमधून जमा केली जाऊ शकते, ज्यामुळे कमी खर्चिक उत्पादन प्रक्रियेचे दरवाजे उघडतात.
तथापि, विविध परिस्थितीत दीर्घकालीन शाश्वतता आणि स्थिरता आव्हाने आहेत. बहुतेक व्यावसायिक पीव्ही पेशी एकल-जंक्शन असतात, परंतु उच्च खर्चात उच्च कार्यक्षमता प्राप्त करण्यासाठी मल्टी-जंक्शन पीव्ही पेशी देखील विकसित केल्या गेल्या आहेत.

मोनोक्रिस्टलाइन : एकाच सिलिकॉन क्रिस्टलपासून बनविलेल्या, या पेशी त्यांच्या सजातीय संरचनेमुळे उच्च कार्यक्षमता प्रदान करतात. तथापि, त्यांची उत्पादन प्रक्रिया गुंतागुंतीची आणि खर्चिक आहे.
पॉलीक्रिस्टलाइन : अनेक सिलिकॉन स्फटिकांपासून बनविलेल्या या पेशी मोनोक्रिस्टलीनपेक्षा तयार करण्यास अधिक परवडणाऱ्या असतात. तथापि, स्फटिकांमधील सीमांमुळे त्यांची प्रभावीता किंचित कमी आहे.

कॅडमियम टेल्युराइड (सीडी

सीडी प्लेयर

टीई) : या पेशी अर्धवाहक सामग्री म्हणून कॅडमियम टेल्युराइड वापरतात. ते उत्पादनास परवडणारे आहेत आणि बर्याचदा मोठ्या प्रमाणात अनुप्रयोगांमध्ये वापरले जातात. तथापि, कॅडमियम विषारी आहे, ज्यामुळे पर्यावरणाची चिंता वाढते.
कॉपर इंडियम गॅलियम सेलेनाइड (सीआयजीएस) : या पेशी तांबे, इंडियम, गॅलियम आणि सेलेनियमच्या थरांनी बनलेल्या असतात. ते उच्च कार्यक्षमता प्रदान करतात आणि लवचिक पृष्ठभागांवर तयार केले जाऊ शकतात, ज्यामुळे ते काही विशेष अनुप्रयोगांसाठी योग्य ठरतात.

प्रकाशाचे विजेत रूपांतर करण्यासाठी या पेशी सेंद्रिय पॉलिमर किंवा कार्बन-आधारित पदार्थांचा वापर करतात. ते सहसा हलके आणि लवचिक असतात, परंतु त्यांची प्रभावीता बर्याचदा इतर सेल प्रकारांपेक्षा कमी असते.

पेरोव्हस्काइट पेशी तुलनेने नवीन आहेत परंतु त्यांच्या उच्च कार्यक्षमतेच्या क्षमतेमुळे आणि संभाव्यत : कमी उत्पादन खर्चामुळे मोठ्या प्रमाणात रस घेत आहेत. प्रकाश पकडण्यासाठी ते पेरोव्स्काइट नावाच्या स्फटिकी पदार्थाचा वापर करतात.