सौर सैल किस सिद्धांत पर कार्य करता है ?
आदर्श उत्तर
सौर सेल (Solar Cell / PV Cell) का कार्य सिद्धांत:
- मूल सिद्धांत: सौर सेल 'फोटोवोल्टिक प्रभाव' (Photovoltaic Effect) के सिद्धांत पर कार्य करने वाली एक अर्धचालक p-n जंक्शन डायोड युक्ति है, जो सूर्य के प्रकाश (फोटॉन ऊर्जा) को सीधे दिष्ट विद्युत धारा (DC Electricity) में परिवर्तित करती है।
- कार्यप्रणाली के 3 क्रमिक चरण:
- 1. फोटॉनों का अवशोषण: सूर्य का प्रकाश जब सिलिकॉन p-n जंक्शन पर गिरता है और फोटॉन की ऊर्जा वर्जित ऊर्जा अंतराल से अधिक (hν > Eg) होती है, तो इलेक्ट्रॉन-होल युग्म (e⁻-h⁺ pairs) उत्पन्न होते हैं।
- 2. आवेशों का पृथक्करण: जंक्शन के आंतरिक विद्युत क्षेत्र के कारण मुक्त इलेक्ट्रॉन n-क्षेत्र की ओर तथा होल p-क्षेत्र की ओर गति करते हैं।
- 3. विद्युत वाहक बल (EMF) की उत्पत्ति: दोनों सिरों पर विभवांतर उत्पन्न होता है। बाह्य परिपथ जोड़ने पर विद्युत धारा बहने लगती है (एक सिलिकॉन सेल ~0.5 से 0.6 V उत्पन्न करता है)।
In English (Question & Model Answer)
What is the principle of working of solar cell ?
Working Principle of a Photovoltaic Solar Cell:
- Governing Mechanism: Operates based on the solid-state Photovoltaic Effect across a large-area semiconductor p-n junction diode, converting photon radiant energy directly into Direct Current (DC) electricity.
- Three Sequential Physical Steps:
- 1. Optical Absorption & Generation: Incident solar photons with energy exceeding the semiconductor bandgap (hν > E_g) excite valence electrons into the conduction band, generating electron-hole pairs.
- 2. Spatial Charge Separation: The built-in junction electrostatic field sweeps liberated electrons towards the n-side and holes towards the p-side, preventing recombination.
- 3. Photovoltage & Current Collection: Accumulation of opposite charges creates an open-circuit photovoltage (typically ~0.5–0.6V per Silicon wafer), driving current through an external load circuit.