logo3.gif (702 bytes)

arrow7.gif (1098 bytes)


සූර්ය PV පැනල නිෂ්පාදනය

සූර්ය PV පද්ධතියක ඇති කොටස්‌ පිළිබඳව මූලික අවබෝධයක්‌ සහ ඒවා සම්බන්ධ කරන්නේ කුමන තැනට ද, අවශ්‍ය වන්නේ කුමන කාර්ය කිරීමට ද යන්න ලිපියෙන් ඔබට පහදා දෙයි.

සූර්ය PV පැනල සූර්ය PV පද්ධතියක වැදගත් ම අංගයයි. විකිපීඩියා ‘List of types of solar cells' පිටුවට ගිය හොත් වර්මානයේ ඇති සූර්ය පැනල වර්ග කෙතරම් ද යන්න දැක ඔබව මවිත වනු ඇත. ඒවායින් බොහොමයක්‌ ඇත්තේ ආරම්භක අවධියේ වන අතර අප මේ පස්‌වැනි ලිපියෙන් දක්‌වන්නේ වාණිජ මට්‌ටමෙන් සාර්ථකත්වයට පත් වූ තරගකාරී මිල ගණන්වලට ගත හැකි සූර්ය පැනල වර්ග තුනක්‌ පිළිබඳව පමණි.

සිලිකන් සිට කෝෂ දක්‌වා

සිලිකන් කී ඔබට මතක්‌ වනු ඇත්තේ වැලි ය. එයින් පිරිසිදු ම වැලි ගෙන එය තවදුරටත් පිරිසිදු කරන්නේ කාබන් ඉලෙක්‌ට්‍රොaඩ සහිත විදුලි උදුන් විශේෂයක (arc furnace) දමා

1900 0C වැනි ඉතා අධික උෂ්ණත්වවලට රත් කිරීමෙනි. උදුන පත්ලට යන ද්‍රව සිලිකන් ඉවත් කර සිසිල් කරගනී. මෙයින් 98%ක්‌ පමණ පිරිසිදු සිලිsකන් ලැබෙයි. එම සිලිකන්වලට කියන්නේ ලෝහමය තත්ත්වයේ සිලිකන් කියා ය. (metal grade silicon).

එය තවදුරටත් රසායනික ප්‍රතිකර්මයන් භාවිතයෙන් පිරිසිදු කර එහි ඇති අපද්‍රව්‍ය ප්‍රමාණය ඉවත් කර 99.9999%කටත් වඩා පිරිසිදු සිලිකන් ලබාගනී. එයට කියන්නේ "ඉලෙක්‌ට්‍රොනික ශ්‍රේණියේ සිලිකන්" කියා ය.

මේ සිලිකන් උණු කර එයට අවශ්‍ය ප්‍රමාණයට බෝරෝන් එකතු කිරීමෙන් P වර්ගය ලෙස මාත්‍රණය වූ සිලිකන් නිපදවාගනී. බොහෝ දුරට වෙළෙඳපොළ තුළ ප්‍රචලිත ව තිබෙන්නේ P වර්ගය ලෙස මාත්‍රණය වූ සිලිකන් ය.

මොනොක්‍රිස්‌ටලීන් සිලිකන් නිපදවන ක්‍රමය

ස්‌ඵටිකමය සිලිකන් ස්‌කන්ධයක්‌ (seed crystal) පෙර කී ද්‍රව සිලිකන් තුළට ඇතුළත් කරයි. එලෙස ඇතුළු කළ ස්‌කන්ධය වටා සිලිකන් ඝනීභවනය වී තනි ස්‌ඵටිකමය සිලිකන් නිපදවේ.

ඉන්පසු එය සෙමින් ඉවතට ගනී. එම ඉවතට ගන්නා වේගය මත ලැබෙනා ලෝහ ස්‌ඵටිකයේ (ingot) විෂ්කම්භය තීරණය වේ. එම ලැබෙනා ලෝහ ස්‌ඵටිකය සතු ව ඇත්තේ මුලින් ඇතුළු කළ seed crystal වල ස්‌ඵටික ගුණ ය.

සූර්ය පැනල ගන්නා ඉඩ ප්‍රමාණය හැකි තාක්‌ අවම කිරීම සඳහා ලැබෙන සිලින්ඩරාකාර හැඩයෙන් කොටසක්‌ කපා ඒවා සමචතුරස්‍ර ආකාර හැඩයකට කපයි. එවිට ඉහත ක්‍රමයෙන් අමාරුවෙන් නිපදවූ සිලිකන් විශාල ප්‍රමාණයක්‌ අපතේ යයි. ඒවා නැවත උණු කර මුලින් කී ක්‍රමයට ම යෙදිය යුතු වේ.

සිලින්ඩරාකාර ingots සමචතුරස්‍රාකාර හැඩයට කැපීම හා පෙති ආකාරයෙන් කැපීම

ඉන්පසු එම ස්‌ඵටිකය සමචතුරස්‍රාකාර හැඩයක්‌ සහිත වීම පිණිස පෙති කපයි. ඒ සඳහා කම්බි ආකාර කියත් (wire saws) වැඩි වශයෙන් යොදාගනී.

මීට පසුව සිදු වන ක්‍රියාවලිය අධ්‍යයනය කිරීමට පෙර පොලික්‍රිස්‌ටලීන් සිලිකන් නිපදවන ක්‍රියාවලිය අධ්‍යයනය කරමු.

පොලික්‍රිස්‌ටලීන් සිලිකන් නිපදවන ක්‍රමය

පොලික්‍රිස්‌ටලින් සිලිකන්වල ස්‌ඵටික ස්‌වභාවය ඒකාකාර නො වේ. එයට හේතුව ඉහත කී මොනොක්‍රිස්‌ටලීන් සිලිකන් නිපදවන ක්‍රමයට වඩා සරල ක්‍රියාදාමයකින් පොලික්‍රිස්‌ටලීන් සිලිකන් නිපදවීමයි. මෙහි දී කරන්නේ උණු කරගත් සිලිකන් අච්චුවකට දමා ඝනීභවනය කිරීමයි. ඉන්පසු එසේ ලැබෙන ලෝහ ස්‌ඵටිකය (ingot) පෙර ආකාරයට ම පෙති කපාගනී. එහි දී මහා පරිමාණ නිෂ්පාදනය පහත හේතු මත පහසු වේ.

¥ නිෂ්පාදන කාලය අවම වේ.

¥ සාපේක්‌ෂව අඩු උෂ්ණත්ව අවශ්‍ය වේ.

¥ මොනොක්‍රිස්‌ටලීන් සඳහා යොදන අමුද්‍රව්‍ය අතරින් seed crystals ඉතා ම හොඳ තත්ත්වයේ විය යුතු වීම නිසා ලබාගැනීමට අපහසු විය හැකි ය. එහෙත් එවැනි ගැටලු පොලික්‍රිස්‌ටලීන් සඳහා අවම ය.

¥ අච්චුව අවශ්‍ය හැඩයට සාදාගත හැකි ය. එම නිසා අපතේ යැම අවම ය.

¥ පොලික්‍රිස්‌ටලීන් සිලිකන් නිපදවන කර්මාන්ත ශාලාවක්‌ ඇරඹීමට යන මූලික වියදම අඩු ය. එම හේතුව ද පොලික්‍රිස්‌ටලින් නිෂ්පාදනය වේගවත් කර නිෂ්පාදන වියදම පහත දමයි.

මොනොක්‍රිස්‌ටලීන් හා පොලික්‍රිස්‌ටලීන් පැනල දෙවර්ගය ම නිපදවන මීළඟ පියවරවල් සමාන ය. ඒවායේ මතුපිට ඇතිs කඩතොළු ස්‌වභාව ඉවත් කිරීමට යම් ප්‍රතිකර්ම සිදු කරයි. ඔබට පෙර සඳහන් කළ කරුණක්‌ මතක ඇත. එනම් මේ ක්‍රියාවලිය ආරම්භයේ දී බෝරෝන් මගින් සිලිකන් මාත්‍රණය කර p වර්ගයේ සිලිකන් ලබාගත් බවයි. දැන් නැවතත් මාත්‍රණය කිරීමක්‌ සිදු කරයි. එහි දී පොස්‌පරස්‌ අංශු විසරණය කිරීම මඟින් මතුපිට පෘෂ්ඨය ඉතා තුනී n වර්ගයේ සිලිකන් පෘෂ්ඨයක්‌ බවට පත් කරයි.

දැන් එම පෘෂ්ඨ මතුපිටට ලෝහමය සම්බන්ධක යොදයි. ඒ සඳහා ස්‌ක්‍රීන් ප්‍රින්ටින් ආශ්‍රිත තාක්‌ෂණ යොදාගනී. ඉන්පසු සූර්ය කෝෂ කීපය බැගින් එකට සම්බන්ධ කිරීමට එම ලෝහ සම්බන්ධක භාවිත කළ හැකි ය. දැන් එම සූර්ය කෝෂ වීදුරු මතුපිටක්‌ මත තබා රෙසීන හා ආරක්‌ෂක පටල මගින් ආවරණය කරනු ලබයි. ඒවාට ආධාරක ලෙස ඇලූමිනියම් රාමු සවි කර මොඩියුල ලෙස අපට වෙළෙඳපොළ තුළ මිල දීගත හැකි ය. මේ තොරතුරු සාරාංශ රූපයක්‌ මගින් පහත දක්‌වා ඇත.



ඇමෝෆස්‌ සිලිකන් නිපදවන ක්‍රමය

ඉහත කී මොනොක්‍රිස්‌ටලීන් හා පොලික්‍රිස්‌ටලීන් සෛල නිපදවීමේ දී තුනී පෙති ආකාරය දක්‌වා ක්‍රමික ව පරිවර්තනය වීම සිදු වේ. මෙතරම් මහන්සි වී නිපදවූ සිලිකන් සෛලයේ ක්‍රියාකාරී කොටස වන p - n සන්ධිය පවතින්නේ සෙන්ටිමීටරයකින් දශ ලක්‌ෂයකින් පංගුවක පමණ ඝනකමින් යුත් සීමාවක ය. එහෙත් ප්‍රායෝගික ව මෙවැනි අඩු ඝනකමකින් යුතු වූ පෙති කැපිය නොහැකි නිසා අසීරුවෙන් මගක්‌ දුරට පිරිසිදු කළ සිලිකන් විශාල වශයෙන් අපතේ යැම නොවැළැක්‌විය හැකි ය.

මේ ගැටලුව හේතුවෙන් වෙනත් තාක්‌ෂණ අත්හදා බැලීම සිදු විය. එනම් සිලිකන් වාෂ්ප ඝනීභවනය කර සූර්ය කෝෂ නිපදවීමේ තාක්‌ෂණයයි. එහි දී ඉතා ම ඝනකමින් අඩු සූර්ය කෝෂ නිපදවිය හැකි ය. මේ කෝෂවල පරමාණු සම්පූර්ණයෙන් ම අහඹු පිහිටීමක පවතී. එබැවින් මේ කෝෂ ඇමෝෆස්‌ සිලිකන්/තුනී පටල (thin films) ලෙස හඳුන්වයි.

සූර්ය පැනලයන්හි තාක්‌ෂණයන් සැසඳීම

මොනොක්‍රිස්‌ටලීන් සූර්ය පැනල තාක්‌ෂණය

වත්මන් වෙළෙඳපොළ ඇති කාර්යක්‌ෂමතාවෙන් ඉහළ ම සූර්ය පැනල වර්ගය මොනොක්‍රීස්‌ටලීන් වේ. වොට්‌ එකක්‌ නිපදවීමට අවශ්‍ය පැනල වර්ගඵලය අඩු ම වන්නේ මොනොක්‍රිස්‌ටලීන් පැනලවල දී ය. වෙළෙඳපොළෙන් බොහෝ විට 15%- 24% පමණ කාර්යක්‌ෂ්මතාවෙන් යුත් මොනොක්‍රිස්‌ටලීන් පැනල මිල දී ගත හැකි ය. අතිsශය සංකීර්ණ ක්‍රියාවලියක්‌ මගින් නිෂ්පාදනය වන මොනොක්‍රිස්‌ටලීන් පැනලවල මිල අනෙත් පැනල දෙවර්ගයට ම වඩා වැඩි ය. බොහෝ විට එක ම ශක්‌ති ප්‍රමාණය ලබා දෙන පොලික්‍රිස්‌ටලීන් පැනලයකට වඩා 35-50% අතර ප්‍රමාණයකින් එහි මිල වැඩි ය.

වෙළෙඳපොළෙන් බොහෝ විට 13%- 16% පමණ කාර්යක්‌ෂම පොලික්‍රිස්‌ටලන් පැනල මිල දී ගත හැකි ය. Rජු සූර්යාලෝකය පතිත වන විට ඇමෝෆස්‌ සිලිකන් පැනලවලට වඩා පොලික්‍රිස්‌ටලීන් පැනල දෙගුණයකටත් වඩා ඉහළ කාර්යක්‌ෂමතාවකින් ක්‍රියා කරයි. ඇමෝෆස්‌ සිලිකන් පැනල සඳහා පොලික්‍රිස්‌ටලීන් පැනලවලට මෙන් තුන් ගුණයක්‌ පමණ ඉඩ අවශ්‍ය වේ. එනිසා අඩු පැනල වර්ගඵලයකින් අපට අවශ්‍ය ශක්‌ති ප්‍රමාණය ලබා දෙන මේ පැනල යොදා ගැනීම බොහෝ විට පහසු ය.

සංකීර්ණ ක්‍රියාවලියක්‌ මගින් නිෂ්පාදනය වන නිසා පොලික්‍රිස්‌ටලීන් පැනලවල මිල ඇමෝෆස්‌ සිලිකන් පැනලවලට වඩා 20%-30%කින් වැඩි ය. එමෙන් ම මේ සංකීර්ණ ක්‍රියාවලිය නිසා පොලික්‍රිස්‌ටලීන් පැනලවල කාබන් පියසටහන ද ප්‍රමාණයෙන් වැඩි ය.

පොලික්‍රිස්‌ටලීන් පැනලවල මිල ක්‍රමයෙන් පහළ බසිනු දක්‌නට ලැබේ. 2007 - 2013 අතර කාලය පමණ සැලකීමේ දී වාර්ෂික ව මේ පැනලවල වියදම 25%කින් පමණ අඩු විය. වර්මානයේ මේ මිල යම් ස්‌ථාවර මට්‌ටමක පවතී.

ඇමෝෆස්‌ සිලිකන්, මිලෙන් අඩු ම වාණිජ සූර්ය කෝෂ වර්ගයයි. මුල් අවධියේ මේ තාක්‌ෂණයේ ගුණාත්මක බව පිළිබඳව ගැටලු තිබුණත් විශේෂයෙන් ම පසුගිය වර්ෂ කීපය ඇතුළත දී ඉහළ ප්‍රමිතියෙන් යුතුව ඇමෝෆස්‌ සිලිකන් කෝෂ නිපදවීම සිදු විය. වර්තමානයේ ලොව සුපතළ සමාගම් පවා ඉහළ ප්‍රමිතියෙන් යුතු අවුරුදු දහයක්‌ විස්‌සක්‌ වැනි දීර්ඝ වගකීම් කාලයක්‌ සහිත ඇමෝෆස්‌ සිලිකන් කොAෂ නිපදවයි.

වාණිජ සූර්ය පැනල තාක්‌ෂණ අතුරින් කාර්යක්‌ෂමතාව අඩුම පැනල වර්ගය ඇමෝෆස්‌ සිලිකන් වේ. එයට සූර්ය ශක්‌තියෙන් 6% - 8%ක්‌ පමණ විද්යුතය බවට පරිවර්තනය කිරීමට හැකියාව පවතියි. එහෙත් ඇමෝෆස්‌ සිලිකන් භාවිතයේ විශේෂ වාසි කීපයක්‌ ඇත. එනම්

ඉතා අඳුරු, වලාකුළුවලින් පිරුණු දින, පැනල උෂ්ණත්වය අධික ව ඉහළ යැම වැනි රළු පරිසර තත්ත්වවල දී පවා මේ පැනල ඉතා හොඳින් ක්‍රියාත්මක වේ.

සෙවණ පතිත වන අවස්‌ථාවල දී පවා සතුටුදායක ක්‍රියාකාරීත්වයක්‌ ඇත.

ඇමෝෆස්‌ සිලිකන් පැනල විවිධාකාර ලෙස නිපදවිය හැකි ය. විවිධ නව නිපයුම් සඳහා මේවා පහසුවෙන් යොදාගත හැකි වේ. "සූර්ය උළු කැට" (shingles), ලැප්ටොප් පරිගණක, ජංගම දුරකථන ආදී උපාංග සඳහා ද මේවා යොදනු දක්‌නට ලැබේ.

මිලෙන් අඩු ම සූර්ය පැනල වර්ගය ඇමෝෆස්‌ සිලිකන් පැනල වේ. එමෙන් ම ස්‌ක්‍රීන් ප්‍රින්ටින් හා සමාන තාක්‌ෂණ භාවිතයෙන් මේ පැනලවල නිෂ්පාදන වියදම ඉතා ම ශීඝ්‍රයෙන් පහළ බසිනු දක්‌නට ලැබේ.

වඩාත් පරිසර හිතකාමී සූර්ය පැනල වර්ගය ඇමෝෆස්‌ සිලිකන් වේ. එම පැනල නිෂ්පාදනයෙහි "කාබන් පිය සටහන - carbon footprint" මාස 12 - 30 වැනි සාපේක්‌ෂ අඩු අගයකි.

එහෙත් මේ පැනලවල අවාසි කීපයක්‌ ද පවතී.

මේ පැනලවල අඩු කාර්යක්‌ෂමතාව නිසා ඇමෝෆස්‌ සිලිකන් පැනල විශාල වර්ගඵලයක්‌ පුරා සවි කිරීමට සිදු වේ.

එක ඇමෝෆස්‌ සිලිකන් පැනලයකින් ලැබෙන ප්‍රතිදානය ද (output) අඩු ය. එබැවින් 300 W දක්‌වා කුඩා පද්ධති සඳහා හොඳින් ක්‍රියා කළත් ඊට වඩා වැඩි පද්ධති සඳහා මේවා සුදුසු නො වේ.

ඇමෝෆස්‌ සිලිකන් තාක්‌ෂණයේ ඇති විචිත්‍රත්වය නිසා ම පසුගිය වර්ෂවල සූර්ය තාක්‌ෂණය ආශ්‍රිත ව අපූරු උපකරණ වෙළෙඳපොළට පැමිණ ඇත. මේ තත්ත්වය ඉදිරි වර්ෂවල දී තව දුරටත් වර්ධනය වනු ඇත.

ඉහත දැක්‌වූ තාක්‌ෂණ අතරින් "හොඳ ම" තාක්‌ෂණය කුමක්‌ ද?

පොලික්‍රිස්‌ටලීන් පැනල බොහෝ විට ආර්ථික වාසි අතින් ඵලදායී වේ. ඉඩකඩ විශාල ගැටලුවක්‌ ව නොමැති නම් කුඩා පද්ධති සඳහා ඇමෝෆස්‌ සිලිකන් පැනල පිළිබඳව ද සිතා බැලිය හැකි ය. එහෙත් වොට්‌ තුන් සියයකට වැඩි අවස්‌ථා සඳහා ඇමෝෆස්‌ සිලිකන් පැනල බොහෝ විට නුසුදුසු විය හැකි ය.

රවිනි කරුණාරත්න
ඉංජිනේරු, සුනිත්‍ය බලශක්‌ති අධිකාරිය