13 செப்டம்பர் 2011

சோலார் செல் (C.I.G.S.) பகுதி 1

இந்தப் பதிவில், சி.ஐ.ஜி.எஸ். (CIGS) என்று சொல்லப்படும் சோலார் செல் பற்றி பார்க்கலாம்.

முதலில், சி.ஐ.ஜி.எஸ். என்றால் என்ன? இது வகை சோலர் செல்லில், தாமிரம், இண்டியம், காலியம், செலனைடு என்ற நான்கு வகை தனிமங்கள் சேர்ந்து இருக்கும். ஆங்கிலத்தில் Copper-Indium-Gallium-Selenide என்று எழுதும்போது, இந்த நான்கு தனிமங்களின் முதல் எழுத்துக்களை சேர்த்து C-I-G-S என்று சுருக்கமாக சொல்கிறார்கள்.

இந்த வகை செல்கள் பார்க்க எப்படி இருக்கும்? எப்படி வேலை செய்கிறது? இப்போது நிறுவனங்கள் விற்கின்றனவா? இவற்றின் நிறை/குறை (advantage and disadvantage) என்ன? இந்தக் கேள்விகளுக்கு பதில்களைப் பார்க்கலாம்.


மற்ற சோலார் செல்களைப் போல இல்லாமல், இந்த சி.ஐ.ஜி.எஸ். சோலார் செல்கள் எப்போதும் நல்ல கறுப்பு நிறத்தில் இருக்கும். கீழே இருக்கும் படத்தில் சி.ஐ.ஜி.எஸ். சோலார் பேனல் புகைப்படம் இருக்கிறது. இது ஹோண்டா நிறுவனம் செய்தது. (கார் விற்கும் அதே ஹோண்டா தான். இங்கே டாடா நிறுவனம் காரும் செய்கிறது, செல்போன் வியாபாரத்திலும் இருப்பது போல, ஜப்பானில் ஹோண்டா நிறுவனமும், பல வித வியாபாரங்கள் செய்கிறது).

படம் 1. சி.ஐ.ஜி.எஸ். சோலார் செல்



மற்ற வகை சோலார் செல்கள், நீலம், அல்லது கருஞ்சிவப்பு போன்ற நிறங்களில் இருக்கும். சில சமயங்களில் கறுப்பாகவும் இருக்கலாம். கீழே சில எடுத்துக் காட்டுகள் கொடுக்கப்பட்டு இருக்கிறது.

இந்தப் பதிவுகளில் பெரும்பாலான படங்கள் வெளி தளங்களில் இருந்து (அனுமதி இன்றி) கொடுக்கப்பட்டுள்ளன. தெரிந்து செய்யும் தவறுகளில் இதுவும் ஒன்று.

படம் 2. அமார்ஃபஸ் சிலிக்கன் சோலார் செல் மரக்கலர்




படம் 3. க்ரிஸ்டலைன் சிலிக்கன் சோலார் செல் நீல நிறம்





படம் 4. காட்மியம் டெலுரைடு சோலார் செல் மரக் கலர் (பழுப்பு நிறம்?)




ப்டம் 5. சாயம் பூசப்பட்ட சோலார் செல் (Dye sensitized solar cell) சிவப்பு நிறம்






இந்த சி.ஐ.ஜி.எஸ். வகை சோலார் செல்களை இப்போது Dow Solar (டௌ சோலார்), நேனோ சோலார், மியாசோல், அசெண்ட் சோலார், சோலிண்ட்ரா, குளோபல் சோலார், க்யூ செல்ஸ் என்று உலகில் பல நிறுவனங்கள் விற்கின்றன . சி.ஐ.ஜி.எஸ். செல்களை, இந்தியாவில் யாராவது தயாரிக்கிறார்களா என்று தெரியவில்லை.

இந்த செல்லின் அமைப்பு, கீழே இருக்கும் படத்தில் கொடுக்கப்பட்டு இருக்கிறது. இதில் சி.ஐ.ஜி.எஸ். என்ற ஒரு படலம் (thin layer) இருப்பதை கவனிக்கவும். இதற்கு மேலே CdS என்ற காட்மியம் சல்பைடு என்ற ஒரு படலமும் இருக்கிறது.




சி.ஐ.ஜி.எஸ். படலத்திற்கு கீழே மாலிப்டினம் (Molybdinum) என்ற ஒரு படலமும், அதன் கீழே கண்ணாடியும் இருக்கிறது.

அதைப் போலவே, காட்மியம் சல்பைடுக்கு மேலே ஒரு கண்ணாடி போன்ற படலமும், இருக்கிறது. இங்கே ஒவ்வொரு படலத்தையும் தெளிவாகக் காட்ட, வெவ்வேறு வண்ணத்தில்
வரைந்திருக்கிறேன். உண்மையில், சி.ஐ.ஜி.எஸ். படலம் கறுப்பாக இருக்கும். காட்மியம் சல்பைடு மஞ்சள் நிறத்தில் இருக்கும். மற்ற படலங்கள் எல்லாம், நிறமற்றதாக, சாதாரண கண்ணாடி போலத்தான் இருக்கும்.


இப்படி பல விதமான பொருள்கள் இருந்தாலும், இந்த செல்லை சி.ஐ.ஜி.எஸ். என்று சொல்வதற்கு காரணம், இந்த சி.ஐ.ஜி.எஸ். படலம்தான் ஒளியை உறிஞ்சி, மின்சாரமாக (அதாவது எலக்ட்ரான் என்ற மின்னணுவாக) மாற்றுவது.

இப்படி ஒளியை உறிஞ்சியதும், சி.ஐ.ஜி.எஸ். இல் இருக்கும் எலக்ட்ரானின் ஆற்றல் அதிகமாகி, அது free electron என்ற கட்டுறா எலக்ட்ரான் ஆகிவிடும். இப்போது அது சுதந்திரமாக ஓட முடியும். காட்மியம் சல்பைடு ப்டலத்திற்கு சென்று விடும்.


இந்த செல்லில், மற்ற படலங்களின் வேலை என்ன?

எலக்ட்ரான்/ மின்னணு வந்ததும், அதை ஒரு மின்கடத்தி மூலம் வெளியே கொண்டு வந்தால்தான் மின்சாரத்தை பயன்படுத்த முடியும். அதனால், காட்மியம் சல்பைடுக்கு மேல் மின்சாரத்தைக் கடத்தும் கண்ணாடி இருக்கிறது. இந்தக் கண்ணாடி வழியாகத்தான் சூரிய ஒளியும் விழும், அதனால் இது மின்சாரத்தையும் ஒளியையும் கடத்தும் கண்ணாடி.

சாதாரணக் கண்ணாடி ஒளியை மட்டும் விடும், மின்சாரத்தைக் கடத்தாது. ஆனால் ஒளி மற்றும் மின்சாரத்தைக்க் கடத்தும் கண்ணாடிகள் உண்டு, அதைத்தான் இந்த சோலார் செல்லில் பயன்படுத்துகிறோம்.

சி.ஐ.ஜி.எஸ். படலத்தின் கீழேயும்,மின்சாரத்தைக் கடத்தும் கண்ணாடி இருக்கிறது. இந்தக் கண்ணாடிக்கு பதிலாக, அலுமினியம் அல்லது தாமிரம் அல்லது இரும்பு போல எதை வேண்டுமானாலும் பயன்படுத்தலாம். இப்படி பயன்படுத்தும்போது, சிறிய அளவு மாலிப்டினம் என்ற ஒரு உலோகத்தை பயன்படுத்தி ‘கோந்து போல’ ஒட்டினால், நல்ல பலன் கிடைக்கிறது. இந்த மாலிப்டினம் என்ற உலோகம் நன்றாக மின்சாரம் கடத்தும். அதே சமயம், சி.ஐ.ஜி.எஸ்.க்கு எந்த பாதிப்பும் இருக்காது. வெறும் தாமிரத் தகட்டின் மேலே சி.ஐ.ஜி.எஸ். படிய வைத்தால், சில நாட்களில், தாமிர அணுக்கள் இந்த சி.ஐ.ஜி.எஸ். படலத்திற்குள் ஊடுருவி சென்று விடும். அதன் பின், சூரியஒளியை மின்சாரமாக்கும் திறன் அடிபடும். செல் சரியாக வேலை செய்யாது. அலுமினியம் தகட்டை பயன்படுத்தினால், இந்தப் பிரச்சனை இல்லை. ஆனால், சோலார் செல்லில் வரும் மின்னணு, அலுமினியத்திற்கு வரும் இடத்தில் மின் தடை அதிகமாகிறது (இதற்கு மேல் எப்படி சொல்வது என்று தெரியவில்லை. Low Resistance Contact வருவதில்லை). நடுவில் புரோக்கர் வேலை செய்ய மாலிப்டினம் வைத்தால், சரியாக வேலை செய்கிறது.

மேலிருக்கும் காட்மியம் சல்பைடு என்பது ஒரு குறைகடத்தி. சி.ஐ.ஜி.எஸ்.இல் ஒளி பட்டதும் வெளி வரும் எலக்ட்ரான் காட்மியம் சல்பைடில் சென்று வெளிவந்து, நாம் பயன்படுத்திய பிறகு சி.ஐ.ஜி.எஸ்.இல் முடியும். ஒரு பேட்டரியில் பாஸிடிவ், நெகடிவ் என்று இரண்டு முனைகள் இருப்பது போல, இங்கும் எலக்ட்ரான் கொடுக்க மற்றும் வாங்க இரு படலங்கள் தேவை. நமக்கு வெளியில் எலக்ட்ரான் கொடுப்பது காட்மியம் சல்பைடு, எலக்ட்ரான் வாங்கிக் கொள்வது சி.ஐ.ஜி.எஸ்.


இந்த செல்லை உருவாக்குவது எப்படி?

எதற்காக நான்கு வித தனிமங்கள் இதில் இருக்க வேண்டும்? சிலிக்கன் சோலார் செல்லில், ஒரே ஒரு தனிமம் தானே இருக்கிறது. இப்படி நான்கு தனிமங்கள் வைத்து தயாரிப்பது சிக்கலான விஷயம் இல்லையா? இவ்வளவு கஷ்டப்படுவதில் என்ன பலன்? இவற்றை அடுத்த பதிவில் பார்க்கலாம்.

கருத்துகள் இல்லை:

கருத்துரையிடுக