फोटोवोल्टिक प्रभाव क्या है?

फोटोवोल्टिक प्रभाव वह प्रक्रिया है जिसके द्वारा वोल्टेज के रूप में विद्युत प्रवाह बनाया जाता है जब विद्युत चुम्बकीय विकिरण एक निश्चित सामग्री के संपर्क में होता है। सौर कोशिकाओं का उपयोग करते हुए, फोटोवोल्टिक प्रभाव तब होता है जब सूर्य के प्रकाश की बहुत कम तरंगदैर्ध्य पदार्थ पर प्रभाव डालते हैं और इलेक्ट्रॉन उत्साहित हो जाते हैं। विद्युत चुम्बकीय विकिरण सौर पैनल से उत्सर्जित होता है और एक अन्य सामग्री द्वारा एकत्र किया जाता है। इलेक्ट्रॉनों की इस अस्वीकृति से वोल्टेज बनाने वाली ऊर्जा का निर्माण होता है जिसे बाद में उपयोग के लिए बैटरी सेल में संग्रहीत किया जा सकता है। वोल्टेज को इकट्ठा करने के लिए दो इलेक्ट्रोड का उपयोग किया जाता है, जिसे पावर ग्रिड में स्थानांतरित किया जा सकता है।

विभिन्न प्रकार के विद्युत चुम्बकीय विकिरण आवृत्ति के परिणामस्वरूप सौर कोशिकाओं में विभिन्न जोखिम स्तरों का कारण बनते हैं। दृश्यमान प्रकाश फोटोवोल्टिक प्रभाव बनाता है जब यह क्षार धातुओं को प्रभावित करता है, पराबैंगनी प्रकाश इसे अन्य धातुओं में बनाता है, जिसमें अत्यधिक पराबैंगनी प्रकाश गैर-धातुओं के लिए उपयोग किया जाता है। इस अवधारणा को पहली बार 1902 में फिलीप एडुआर्ड एंटोन वॉन लेनार्ड ने देखा था जब उन्होंने पाया कि प्रकाश के विभिन्न रंग, जिन्हें आवृत्ति के रूप में भी जाना जाता है, विभिन्न स्तरों के इलेक्ट्रॉनों का उत्सर्जन करते हैं। इससे पहले, जेम्स क्लर्क मैक्सवेल द्वारा प्रकाश के तरंग सिद्धांत ने कहा था कि विकिरण की तीव्रता आनुपातिक इलेक्ट्रॉन ऊर्जा का निर्माण करेगी। इस नए सिद्धांत ने स्पष्ट किया कि इलेक्ट्रॉन इजेक्शन के निर्माण के लिए फोटॉन जिम्मेदार थे और निरंतर तरंगों के बजाय व्यक्तिगत कणों के रूप में काम करते थे।

भौतिक विज्ञानी एई बेकरेल ने 1839 में सूर्य के प्रकाश फोटोवोल्टिक प्रभाव की अवधारणा को मान्यता दी, लेकिन उनकी समझ सीमित थी। 1883 में, चार्ल्स फ्रिट्स ने सोने की पतली परत में लेपित सेलेनियम सेमीकंडक्टर का उपयोग करते हुए, पहले सौर सेल का निर्माण किया। सौर सेल का यह पहला प्रयोग केवल एक प्रतिशत कुशल था। यह 1954 तक नहीं था कि बेल प्रयोगशालाओं ने सौर ऊर्जा का दोहन करने के लिए एक व्यावहारिक तरीका विकसित किया।

सौर कोशिकाओं का उपयोग करके फोटोवोल्टिक प्रभाव का उपयोग करने का तरीका बहुत ही बुनियादी है। अनिवार्य रूप से, सूर्य के प्रकाश से फोटॉन सौर पैनल को प्रभावित करते हैं और सामग्री द्वारा अवशोषित होते हैं। सामग्री के भीतर नकारात्मक चार्ज किए गए इलेक्ट्रॉनों को परमाणुओं से दूर खटखटाया जाता है, जो तब बिजली का उत्पादन करता है। पैनल में केवल एक दिशा में इलेक्ट्रॉनों को स्थानांतरित करने की अनुमति देकर इस स्थिति को नियंत्रित किया जाता है, जिससे एक रिवर्स एक्शन होता है जिसमें सकारात्मक चार्ज किए गए कण विपरीत दिशा में प्रवाह करते हैं। इन दोनों क्रियाओं के होने से विद्युत की सीधी धारा विद्युत चुम्बकीय प्रतिक्रिया से दोहन कर सकती है।

आधुनिक जीवन में कई प्रक्रियाओं के लिए फोटोवोल्टिक प्रभाव आवश्यक है। सामान्य उद्देश्यों के लिए ऊर्जा निर्माण के अलावा, नासा और अन्य अंतरिक्ष एजेंसियों द्वारा उपयोग किए जाने वाले अंतरिक्ष यान के लिए सौर सेल आवश्यक हैं। इसके अलावा, प्रौद्योगिकी के सिद्धांतों का उपयोग डिजिटल कैमरों में चार्ज-युग्मित उपकरणों के साथ-साथ इलेक्ट्रोस्कोप के रूप में किया जाता है जो स्थैतिक बिजली की पहचान करते हैं।

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