फोटोवोल्टिक

फोटोवोल्टिक्स (Photovoltaics PV) एक ऐसा शब्द है जो अर्धचालक पदार्थों का उपयोग करके बिजली में प्रकाश के रूपांतरण को शामिल करता है जो फोटोवोल्टिक प्रभाव, भौतिकी, फोटोकैमिस्ट्री और इलेक्ट्रोकैमिस्ट्री में अध्ययन की गई एक घटना का प्रदर्शन करता है।

एक सामान्य फोटोवोल्टिक प्रणाली सौर पैनलों को नियोजित करती है, जिनमें से प्रत्येक में कई सौर कोशिकाएं होती हैं, जो विद्युत शक्ति उत्पन्न करती हैं। पीवी प्रतिष्ठान जमीन पर चढ़ाया जा सकता है, रूफटॉप घुड़सवार या दीवार घुड़सवार हो सकता है। माउंट को ठीक किया जा सकता है, या आकाश भर में सूर्य का पालन करने के लिए सौर ट्रैकर का उपयोग किया जा सकता है।

सौर पीवी के पास ऊर्जा स्रोत के रूप में विशिष्ट फायदे होते हैं: एक बार स्थापित होने पर, इसका संचालन कोई प्रदूषण उत्पन्न नहीं करता है और कोई ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन नहीं होता है, यह बिजली की जरूरतों के संबंध में सरल स्केलेबिलिटी दिखाता है और सिलिकॉन की पृथ्वी की परत में बड़ी उपलब्धता होती है।

पीवी सिस्टम का मुख्य नुकसान होता है कि बिजली उत्पादन सीधे सूर्य के प्रकाश के साथ सबसे अच्छा काम करता है, इसलिए यदि ट्रैकिंग सिस्टम का उपयोग नहीं किया जाता है तो लगभग 10-25% खो जाता है। वायुमंडल में धूल, बादल, और अन्य बाधाएं भी बिजली उत्पादन को कम करती हैं। एक और महत्वपूर्ण मुद्दा मुख्य विद्रोह से संबंधित घंटों में उत्पादन की एकाग्रता है, जो आमतौर पर मानव गतिविधि चक्रों में मांग में चोटियों से मेल नहीं खाता है। जब तक उपभोग और विद्युत नेटवर्क के मौजूदा सामाजिक पैटर्न इस परिदृश्य में समायोजित नहीं होते हैं, तब भी बिजली को बाद में उपयोग के लिए या अन्य बिजली स्रोतों, आमतौर पर हाइड्रोकार्बन द्वारा बनाए जाने की आवश्यकता होती है।

फोटोवोल्टिक सिस्टम लंबे समय से विशेष अनुप्रयोगों में उपयोग किए जाते हैं, और 1 99 0 के दशक से स्टैंडअलोन और ग्रिड-कनेक्टेड पीवी सिस्टम उपयोग में हैं। वे पहली बार 2000 में बड़े पैमाने पर उत्पादित हुए थे, जब जर्मन पर्यावरणविदों और यूरोसोलर संगठन को दस हजार छत कार्यक्रम के लिए सरकारी वित्त पोषण मिला।

प्रौद्योगिकी में बढ़ोतरी और बढ़ते विनिर्माण पैमाने में किसी भी मामले में लागत कम हो गई है, विश्वसनीयता में वृद्धि हुई है, और फोटोवोल्टिक प्रतिष्ठानों की दक्षता में वृद्धि हुई है। शुद्ध मीटरींग और वित्तीय प्रोत्साहन, जैसे सौर ऊर्जा वाली बिजली के लिए अधिमानी फीड-इन टैरिफ, ने कई देशों में सौर पीवी प्रतिष्ठानों का समर्थन किया है। 100 से अधिक देशों अब सौर पीवी का उपयोग करें।

हाइड्रो और पवन शक्तियों के बाद, वैश्विक क्षमता के मामले में पीवी तीसरा नवीकरणीय ऊर्जा स्रोत है। 2016 के अंत में, विश्वव्यापी स्थापित पीवी क्षमता 300 गीगावाट (जीडब्लू) से अधिक हो गई, जिसमें वैश्विक बिजली की मांग के लगभग दो प्रतिशत शामिल थे। चीन, जापान और संयुक्त राज्य अमेरिका के बाद, सबसे तेजी से बढ़ता बाजार है, जबकि जर्मनी दुनिया का सबसे बड़ा उत्पादक बना हुआ है, सौर पीवी वार्षिक घरेलू बिजली की खपत का सात प्रतिशत प्रदान करता है। वर्तमान तकनीक (2013 तक) के साथ, फोटोवोल्टिक्स दक्षिणी यूरोप में 1.5 वर्षों और उत्तरी यूरोप में 2.5 वर्षों में उन्हें बनाने के लिए आवश्यक ऊर्जा को दोहराता है।

नवीनीकरण
फोटोवोल्टिक सेल के प्रकार के आधार पर, इस ऊर्जा की नवीकरणीय प्रकृति आंशिक रूप से बहस योग्य है, क्योंकि फोटोवोल्टिक पैनलों के निर्माण की आवश्यकता होती है जिसका मूल वर्तमान में अनिवार्य रूप से गैर नवीकरणीय है। दरअसल, वे देश जो दुनिया (चीन, संयुक्त राज्य अमेरिका, जापान, भारत) में स्थापित लगभग सभी फोटोवोल्टिक पैनलों का उत्पादन करते हैं, सभी में गैर-नवीकरणीय ऊर्जा द्वारा बड़े पैमाने पर ऊर्जा संतुलन होता है; उदाहरण के लिए, चीन, जो यूरोप 3 में स्थापित 80% पैनलों का उत्पादन करता है, गैर-नवीकरणीय स्रोतों से अपनी ऊर्जा का 86% प्राप्त करता है।

हालांकि, फोटोवोल्टिक सिस्टम की ऊर्जा वापसी दर में लगातार तकनीकी प्रगति के लिए धन्यवाद में सुधार हुआ है। प्रौद्योगिकियों के आधार पर, एक फोटोवोल्टिक प्रणाली इसके निर्माण के दौरान 20 से 40 गुना अधिक ऊर्जा उत्पादन करती है (प्राथमिक समकक्ष) जो इसे 5 बनाने के लिए उपयोग की जाती थी।

तकनीकी मूल बातें
ऊर्जा रूपांतरण के लिए, सौर कोशिकाओं के फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव का उपयोग किया जाता है, जो तथाकथित सौर मॉड्यूल से जुड़े होते हैं। उत्पन्न बिजली का उपयोग सीधे जमा किया जा सकता है, जमाकर्ताओं में जमा किया जाता है या बिजली ग्रिड में खिलाया जाता है। एसी में खिलाया जाने से पहले – उत्पन्न ग्रिड एक इन्वर्टर परिवर्तित के प्रत्यक्ष प्रवाह है। सौर मॉड्यूल और अन्य घटकों की प्रणाली (इन्वर्टर, पावर लाइन) को फोटोवोल्टिक सिस्टम या सौर जनरेटर कहा जाता है।

नाममात्र उत्पादन और उपज
फोटोवोल्टिक सिस्टम की नाममात्र शक्ति अक्सर डब्ल्यू पी (वाट पीक) या केडब्लू पी में संकेत दिया जाता है और जर्मनी में अधिकतम सौर विकिरण के अनुरूप परीक्षण स्थितियों के तहत प्रदर्शन को संदर्भित करता है। परीक्षण की स्थिति विभिन्न सौर मॉड्यूल को मानकीकृत और तुलना करने के लिए काम करती है। घटकों के विद्युत मूल्य डेटा शीट में दिए जाते हैं। यह 25 डिग्री सेल्सियस मॉड्यूल तापमान, 1000 डब्ल्यू / एम² अपरिवर्तन और 1.5 के वायु द्रव्यमान (संक्षेप में एएम) पर मापा जाता है। ये मानक परीक्षण स्थितियां (आमतौर पर संक्षेप में एसटीसी, मानक परीक्षण स्थितियां) अंतर्राष्ट्रीय मानकों के रूप में सेट की गई थीं। यदि परीक्षण के दौरान इन शर्तों को पूरा नहीं किया जा सकता है, तो रेटेड पावर को दी गई परीक्षण शर्तों से गणना करके निर्धारित किया जाना चाहिए।

तुलना के लिए: निकट पृथ्वी अंतरिक्ष (सौर स्थिरांक) में सूर्य की विकिरण तीव्रता औसतन 1367 डब्लू / एम² है। (जमीन पर, इस ऊर्जा का लगभग 75% स्पष्ट मौसम में आता है।)

आयाम और फोटोवोल्टिक प्रणाली के परिशोधन के लिए निर्णायक, वार्षिक उत्पादन के अलावा, सभी वार्षिक उपज के ऊपर, यानि उत्पन्न विद्युत ऊर्जा की मात्रा के अलावा। विकिरण ऊर्जा दैनिक, मौसमी और मौसम की स्थिति में उतार-चढ़ाव करती है। जर्मनी में, उदाहरण के लिए, दिसम्बर की तुलना में दिसंबर में जर्मनी में एक सौर संयंत्र की उपज दस गुना हो सकती है। इंटरनेट पर 2011 से वर्षों के लिए उच्च अस्थायी संकल्प वाले दैनिक अद्यतन फीड-इन डेटा स्वतंत्र रूप से सुलभ हैं।

प्रति वर्ष उपज वाट-घंटे (सी) या किलोवाट घंटे (केडब्ल्यूएच) में मापा जाता है। मॉड्यूल के साथ-साथ छायांकन का स्थान और अभिविन्यास उपज पर महत्वपूर्ण प्रभाव डालता है, जिसमें 30-40 डिग्री की छत के झुकाव और दक्षिण में ओरिएंटेशन मध्य यूरोप में उच्चतम उपज प्रदान करता है। सूर्य की अधिकतम ऊंचाई (दोपहर के सूर्य) उन्मुख, जर्मनी में एक निश्चित स्थापना (ट्रैकिंग के बिना) देश के दक्षिण में इष्टतम झुकाव 32 डिग्री के आसपास होना चाहिए, उत्तर में 37 डिग्री के आसपास होना चाहिए। अभ्यास में, झुकाव का थोड़ा अधिक कोण अनुशंसा की जाती है, तब से दिन में दो बार (सुबह और दोपहर में) और साल में दो बार (मई और जुलाई में), प्रणाली को बेहतर ढंग से गठबंधन किया जाता है। खुले अंतरिक्ष प्रणालियों में, इसलिए, इस तरह के संरेखण आमतौर पर चुने जाते हैं। यद्यपि वर्ष में वितरित औसत सौर ऊंचाई और इस प्रकार सैद्धांतिक रूप से इष्टतम ढलान की गणना प्रत्येक अक्षांश के लिए बिल्कुल की जा सकती है, वास्तविक विकिरण अलग-अलग, ज्यादातर भू-निर्भर कारकों (जैसे छायांकन या विशेष स्थानीय मौसम स्थितियों) के कारण एक अक्षांश के साथ होता है। चूंकि घटनाओं के कोण के संबंध में पौधे-निर्भर प्रभावशीलता अलग है, इसलिए इष्टतम अभिविन्यास प्रत्येक मामले साइट और संयंत्र से संबंधित होना चाहिए। इन ऊर्जावान जांच में, स्थान-आधारित वैश्विक विकिरण निर्धारित किया जाता है, जो प्रत्यक्ष सौर विकिरण के अलावा स्कैटरिंग (जैसे बादल) या प्रतिबिंब (उदाहरण के लिए घर की दीवारों या जमीन) पर फैलाने वाली विकिरण घटना भी शामिल है।

विशिष्ट उपज प्रति अवधि नामित आउटपुट (डब्ल्यू / डब्ल्यू पी या केडब्ल्यूएच / केडब्ल्यू पी) प्रति वाट घंटे के रूप में परिभाषित की जाती है और विभिन्न आकारों की प्रणालियों की आसान तुलना की अनुमति देती है। जर्मनी में, 1 केडब्लूपी के प्रति मॉड्यूल क्षेत्र में काफी हद तक स्थायी रूप से स्थापित सिस्टम के साथ, लगभग 1000 किलोवाट की वार्षिक उपज की उम्मीद की जा सकती है, जिससे उत्तरी जर्मनी में 900 केडब्ल्यूएच और दक्षिणी जर्मनी में 1150 केडब्ल्यूएच के बीच मूल्य उतार-चढ़ाव हो सकता है।

छतों के लिए बढ़ते सिस्टम

गर्म पानी के उत्पादन के लिए बिजली और सौर कलेक्टरों के लिए फोटोवोल्टिक प्रणाली के साथ रूफटॉप
बढ़ते सिस्टम रूफटॉप सिस्टम और इन-छत प्रणालियों के बीच अंतर करते हैं। स्लोप्ड छत के लिए रूफटॉप सिस्टम में, फोटोवोल्टिक प्रणाली छत पर घुड़सवार फ्रेम के माध्यम से घुड़सवार होती है। इस प्रकार की स्थापना को अक्सर चुना जाता है क्योंकि मौजूदा छतों के लिए इसे लागू करना सबसे आसान है।

एक छत प्रणाली में, एक फोटोवोल्टिक प्रणाली छत के कढ़ाई में एकीकृत होती है और छत सीलिंग और मौसम संरक्षण जैसे कार्यों को लेती है। इस तरह के प्रणालियों में लाभकारी दृष्टि से आकर्षक उपस्थिति और छत को कवर करने की बचत है, ताकि उच्च असेंबली लागतों को अक्सर मुआवजा दिया जा सके।

छत पर चढ़ाई स्थापना टाइल वाली छतों और टिन छतों, स्लेट छतों या नालीदार चादरों के लिए उपयुक्त है। यदि छत पिच बहुत उथला है, तो विशेष हुक कुछ हद तक इसके लिए क्षतिपूर्ति कर सकते हैं। ऑन-छत प्रणाली की स्थापना आमतौर पर एक छत प्रणाली से सरल और सस्ता होती है। एक छत प्रणाली भी सौर मॉड्यूल के पर्याप्त वेंटिलेशन सुनिश्चित करता है। उपवास सामग्री मौसमरोधी होना चाहिए।

इन-छत प्रणाली छत के नवीनीकरण और नई इमारतों के लिए उपयुक्त है, लेकिन सभी छतों पर संभव नहीं है। टाइल छतों में छत की बढ़त, टिन छत या बिटुमेन छतों की अनुमति नहीं है। छत का आकार भी निर्णायक है। इन-छत की स्थापना केवल सूर्य की ट्रैक के अनुकूल अभिविन्यास के साथ पर्याप्त रूप से बड़ी छत वाली छतों के लिए उपयुक्त है। सामान्य रूप से, इन-छत प्रणालियों को पर्याप्त वर्षा जल निकासी की अनुमति देने के लिए छत पर चलने वाली प्रणालियों की तुलना में झुकाव के बड़े कोण की आवश्यकता होती है। छत के छत के साथ छत के सिस्टम में सतह बंद हो जाती है और इसलिए एक सौंदर्य दृष्टिकोण से आकर्षक होती है। इसके अलावा, एक छत प्रणाली में बर्फ और हवा के भार के खिलाफ उच्च यांत्रिक स्थिरता है। हालांकि, मॉड्यूल की ठंडा छत प्रणाली की तुलना में कम कुशल है, जो शक्ति को कम करती है और थोड़ा सा उपज देती है। 1 डिग्री सेल्सियस से अधिक तापमान लगभग मॉड्यूल आउटपुट को कम करता है। 0.5%।

दक्षता
विद्युत दक्षता (जिसे रूपांतरण दक्षता भी कहा जाता है) एक फोटोवोल्टिक प्रणाली के चयन में एक योगदान कारक है। हालांकि, सबसे कुशल सौर पैनल आमतौर पर सबसे महंगे होते हैं, और वाणिज्यिक रूप से उपलब्ध नहीं हो सकते हैं। इसलिए, चयन लागत दक्षता और अन्य कारकों द्वारा भी संचालित होता है।

एक पीवी सेल की विद्युत दक्षता एक भौतिक संपत्ति है जो दर्शाती है कि किसी दिए गए विद्रोह के लिए सेल कितनी विद्युत शक्ति उत्पन्न कर सकता है। फोटोवोल्टिक सेल की अधिकतम दक्षता के लिए मूल अभिव्यक्ति घटना शक्ति के अनुपात सौर ऊर्जा (विकिरण प्रवाह समय क्षेत्र) के अनुपात द्वारा दी जाती है।

दक्षता आदर्श प्रयोगशाला स्थितियों के तहत मापा जाता है और पीवी सामग्री की अधिकतम प्राप्त करने योग्य दक्षता का प्रतिनिधित्व करता है। वास्तविक दक्षता उत्पादन वोल्टेज, वर्तमान, जंक्शन तापमान, प्रकाश तीव्रता और स्पेक्ट्रम से प्रभावित है।

दिसंबर 2014 में फ्रौनहोफर आईएसई द्वारा उत्पादित 46.0% की दक्षता वाला एक बहु-जंक्शन सांद्रता सौर सेल एक बहु-जंक्शन सांद्रता सौर सेल है। एकाग्रता के बिना हासिल की गई उच्चतम क्षमता में मालिकाना ट्रिपल का उपयोग करके तीव्र निगम द्वारा 35.8% पर सामग्री शामिल है। 200 9 में -जंक्शन विनिर्माण तकनीक, और बोइंग स्पेक्ट्रोलाब (40.7% भी एक तिहाई परत डिजाइन का उपयोग कर)। अमेरिकी कंपनी सनपावर उन कोशिकाओं का उत्पादन करती है जिनकी क्षमता 21.5% है, जो 12-18% के बाजार औसत से ऊपर है।

विनिर्माण
सौर फोटोवोल्टिक्स बनाने की कुल मिलाकर विनिर्माण प्रक्रिया सरल है कि इसमें कई जटिल या चलती भागों की समाप्ति की आवश्यकता नहीं होती है। पीवी प्रणालियों की ठोस अवस्था प्रकृति के कारण वे अक्सर 10 से 30 साल के कहीं भी अपेक्षाकृत लंबे जीवनकाल होते हैं। पीवी सिस्टम के विद्युत उत्पादन को बढ़ाने के लिए, निर्माता को बस अधिक फोटोवोल्टिक घटकों को जोड़ना चाहिए और निर्माताओं के लिए पैमाने की इस अर्थव्यवस्था के कारण महत्वपूर्ण उत्पादन के साथ लागत में कमी आई है।

हालांकि कई प्रकार के पीवी सिस्टम प्रभावी होने के लिए जाना जाता है, क्रिस्टलीय सिलिकॉन पीवी 2013 में पीवी के विश्वव्यापी उत्पादन के लगभग 90% के लिए जिम्मेदार है। विनिर्माण सिलिकॉन पीवी सिस्टम में कई कदम हैं। सबसे पहले, पॉलिसिलिकॉन को खनन क्वार्ट्ज से संसाधित किया जाता है जब तक कि यह बहुत शुद्ध (सेमी-कंडक्टर ग्रेड) न हो। यह थोड़ी मात्रा में पिघला जाता है जब एक समूह III तत्व, इलेक्ट्रॉन छेद में समृद्ध पी-प्रकार अर्धचालक बनाने के लिए जोड़ा जाता है। आम तौर पर एक बीज क्रिस्टल का उपयोग करके, इस समाधान का एक पिंड तरल polycrystalline से उगाया जाता है। पिंड को मोल्ड में भी डाला जा सकता है। इस अर्धचालक पदार्थ के वेफर तार सामग्री के साथ थोक सामग्री से काटा जाता है, और फिर साफ होने से पहले सतह नक़्क़ाशी के माध्यम से जाते हैं। इसके बाद, वेफर्स को फॉस्फोरस वाष्प जमावट फर्नेस में रखा जाता है जो फॉस्फरस की एक बहुत पतली परत रखता है, एक समूह वी तत्व, जो एक एन-प्रकार अर्धचालक सतह बनाता है। ऊर्जा के नुकसान को कम करने के लिए, विद्युत संपर्कों के साथ सतह पर एक विरोधी प्रतिबिंबित कोटिंग जोड़ा जाता है। सेल को खत्म करने के बाद, कोशिकाओं को विशिष्ट अनुप्रयोग के अनुसार विद्युत सर्किट के माध्यम से जोड़ा जाता है और शिपिंग और स्थापना के लिए तैयार किया जाता है।

क्रिस्टलीय सिलिकॉन फोटोवोल्टिक्स केवल एक प्रकार का पीवी है, और वर्तमान में उत्पादित सौर कोशिकाओं के बहुमत का प्रतिनिधित्व करते हुए कई नई और आशाजनक प्रौद्योगिकियां हैं जिनकी भविष्य की ऊर्जा आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए क्षमता बढ़ाई जा सकती है।

एक और नई तकनीक, पतली फिल्म पीवी, वैक्यूम में सब्सट्रेट पर सेमीकंडक्टिंग परतों को जमा करके निर्मित की जाती है। सब्सट्रेट अक्सर ग्लास या स्टेनलेस स्टील होता है, और इन अर्धचालक परतें कैडमियम टेल्यराइड (सीडीटीई), तांबा इंडियम डिसेलेनाइड (सीआईएस), तांबा इंडियम गैलियम डिसेलेनाइड (सीआईजीएस), और असफ़ल सिलिकॉन (ए-सी) सहित कई प्रकार की सामग्रियों से बना होती हैं। )। सब्सट्रेट पर जमा होने के बाद अर्धचालक परतों को अलग किया जाता है और लेजर-स्क्रिबिंग द्वारा विद्युत सर्किट से जुड़ा होता है। पतली फिल्म फोटोवोल्टिक्स अब पीवी के कुल उत्पादन का लगभग 20% बनाते हैं क्योंकि कम सामग्रियों की आवश्यकताओं और सिलिकॉन आधारित वेफर्स की तुलना में पतली फिल्मों वाले मॉड्यूल बनाने के लिए लागत।

अन्य उभरती हुई पीवी प्रौद्योगिकियों में कार्बनिक, डाई-सेंसिटाइज्ड, क्वांटम-डॉट, और पेरोव्स्काइट फोटोवोल्टिक्स शामिल हैं। ओपीवी विनिर्माण की पतली फिल्म श्रेणी में आते हैं, और आमतौर पर 12% दक्षता रेंज के आसपास काम करते हैं जो आमतौर पर सिलिकॉन आधारित पीवी द्वारा देखे गए 12-21% से कम है। चूंकि कार्बनिक फोटोवोल्टिक्स को बहुत अधिक शुद्धता की आवश्यकता होती है और अपेक्षाकृत प्रतिक्रियाशील होते हैं, उन्हें इन्हें encapsulated किया जाना चाहिए जो विनिर्माण की लागत में काफी वृद्धि करता है और इसका अर्थ है कि वे बड़े पैमाने पर व्यवहार्य नहीं हैं। डाई-सेंसिटिज्ड पीवी ओपीवी को दक्षता में समान हैं लेकिन निर्माण के लिए काफी आसान हैं। हालांकि इन डाई-सेंसिटिज्ड फोटोवोल्टिक्स स्टोरेज की समस्याएं पेश करते हैं क्योंकि तरल इलेक्ट्रोलाइट विषाक्त है और संभावित रूप से सेल में इस्तेमाल प्लास्टिक को पार कर सकता है। क्वांटम डॉट सौर कोशिकाएं क्वांटम डॉट संवेदनशीलता डीएसएससी हैं और समाधान संसाधित होते हैं जिसका अर्थ है कि वे संभावित रूप से स्केलेबल हैं, लेकिन वर्तमान में वे 12% दक्षता पर चोटी पर हैं। पेरोव्स्काइट सौर कोशिकाएं एक बहुत ही कुशल सौर ऊर्जा कनवर्टर हैं और फोटोवोल्टिक उद्देश्यों के लिए उत्कृष्ट ऑप्टोइलेक्ट्रिक गुण हैं, लेकिन वे महंगी और निर्माण करने में मुश्किल हैं।

अनुप्रयोगों

फोटोवोल्टिक सिस्टम
एक फोटोवोल्टिक प्रणाली, या सौर पीवी प्रणाली एक विद्युत प्रणाली है जो फोटोवोल्टिक्स के माध्यम से प्रयोग योग्य सौर ऊर्जा की आपूर्ति के लिए डिज़ाइन की गई है। इसमें कई घटकों की व्यवस्था शामिल है, जिसमें सूर्य पैनलों को सौर ऊर्जा में अवशोषित करने और सीधे रूपांतरित करने के लिए सौर पैनल शामिल हैं, एक सौर इन्वर्टर डीसी से एसी तक बिजली के प्रवाह को बदलने के साथ-साथ बढ़ते, केबलिंग और अन्य विद्युत सहायक उपकरण भी बदलते हैं। पीवी सिस्टम छोटे, छत के ऊपर घुड़सवार या इमारत-एकीकृत प्रणालियों से लेकर कुछ से लेकर कई टन किलोवाट तक, सैकड़ों मेगावाट के बड़े उपयोगिता-पैमाने पर बिजली स्टेशनों तक हैं। आजकल, अधिकांश पीवी सिस्टम ग्रिड से जुड़े हुए हैं, जबकि स्टैंड-अलोन सिस्टम केवल बाजार के एक छोटे हिस्से के लिए खाते हैं।

रूफटॉप और एकीकृत सिस्टम का निर्माण
फोटोवोल्टिक एरे अक्सर इमारतों से जुड़े होते हैं: या तो उनमें एकीकृत होते हैं, उन पर घुड़सवार होते हैं या जमीन पर पास घुड़सवार होते हैं। Rooftop पीवी सिस्टम अक्सर मौजूदा इमारतों में retrofitted हैं, आमतौर पर मौजूदा छत संरचना के शीर्ष पर या मौजूदा दीवारों पर चढ़ाया जाता है। वैकल्पिक रूप से, एक सरणी इमारत से अलग से स्थित हो सकती है लेकिन इमारत के लिए बिजली की आपूर्ति के लिए केबल से जुड़ा हुआ है। बिल्डिंग-एकीकृत फोटोवोल्टिक्स (बीआईपीवी) तेजी से नई घरेलू और औद्योगिक इमारतों की छत या दीवारों में विद्युत शक्ति के प्रमुख या अनुपूरक स्रोत के रूप में शामिल हो रहे हैं। एकीकृत पीवी कोशिकाओं के साथ छत टाइल कभी-कभी भी उपयोग की जाती है। बशर्ते एक खुला अंतर है जिसमें हवा फैल सकती है, रूफटॉप घुड़सवार सौर पैनल दिन के दौरान भवनों पर निष्क्रिय शीतलन प्रभाव प्रदान कर सकते हैं और रात में जमा गर्मी भी रख सकते हैं। आम तौर पर, आवासीय छत प्रणालियों में लगभग 5-10 किलोवाट की छोटी क्षमता होती है, जबकि वाणिज्यिक रूफटॉप सिस्टम अक्सर कई सैकड़ों किलोवाट की मात्रा में होते हैं। हालांकि रूफटॉप सिस्टम ग्राउंड-माउंटेड यूटिलिटी-स्केल पावर प्लांट्स से बहुत छोटे हैं, लेकिन वे दुनिया भर में स्थापित क्षमता के अधिकांश खाते हैं।

ध्यान केंद्रित फोटोवोल्टिक्स
कंसेंटेटर फोटोवोल्टिक्स (सीपीवी) एक फोटोवोल्टिक तकनीक है जो परंपरागत फ्लैट प्लेट पीवी प्रणालियों के विपरीत छोटे, लेकिन अत्यधिक कुशल, बहु-जंक्शन (एमजे) सौर कोशिकाओं पर सूर्य की रोशनी पर ध्यान केंद्रित करने के लिए लेंस और घुमावदार दर्पण का उपयोग करती है। इसके अलावा, सीपीवी सिस्टम अक्सर सौर ट्रैकर्स और कभी-कभी शीतलन प्रणाली का उपयोग अपनी दक्षता को बढ़ाने के लिए करते हैं। चल रहे अनुसंधान और विकास उपयोगिता-पैमाने खंड और उच्च सौर विद्रोह के क्षेत्रों में अपनी प्रतिस्पर्धात्मकता में तेजी से सुधार कर रहे हैं।

फोटोवोल्टिक थर्मल हाइब्रिड सौर कलेक्टर
फोटोवोल्टिक थर्मल हाइब्रिड सौर कलेक्टर (पीवीटी) वे सिस्टम हैं जो सौर विकिरण को थर्मल और विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करते हैं। ये प्रणालियां एक सौर पीवी सेल को जोड़ती हैं, जो सूरज की रोशनी को सौर तापीय कलेक्टर के साथ परिवर्तित करती है, जो शेष ऊर्जा को पकड़ती है और पीवी मॉड्यूल से अपशिष्ट ताप को हटा देती है। बिजली और गर्मी दोनों के कब्जे में इन उपकरणों को उच्च एक्जिर्जी होने की अनुमति मिलती है और इस प्रकार अकेले सौर पीवी या सौर थर्मल की तुलना में अधिक समग्र ऊर्जा कुशल होती है।

बिजली की स्टेशनों
दुनिया भर में कई उपयोगिता-पैमाने सौर खेतों का निर्माण किया गया है। 2015 तक, 57 9 मेगावाट (MWAC) सौर सितारा दुनिया का सबसे बड़ा फोटोवोल्टिक पावर स्टेशन है, इसके बाद डेजर्ट सनलाइट सौर फार्म और टॉपज सौर फार्म, 550 मेगावाट की क्षमता के साथ, यूएस-कंपनी फर्स्ट सोलर द्वारा निर्मित, सीडीटी मॉड्यूल का उपयोग करके, एक पतली फिल्म पीवी तकनीक। सभी तीन पावर स्टेशन कैलिफोर्निया रेगिस्तान में स्थित हैं। दुनिया भर में कई सौर खेतों को कृषि के साथ एकीकृत किया गया है और कुछ अभिनव सौर ट्रैकिंग सिस्टम का उपयोग करते हैं जो पारंपरिक फिक्स्ड-माउंटेड सिस्टम की तुलना में अधिक बिजली उत्पन्न करने के लिए आकाश भर में सूर्य के दैनिक पथ का पालन करते हैं। बिजली स्टेशनों के संचालन के दौरान कोई ईंधन लागत या उत्सर्जन नहीं है।

ग्रामीण विद्युतीकरण
विकासशील देश जहां कई गांव अक्सर ग्रिड पावर से पांच किलोमीटर से अधिक दूर होते हैं, वे फोटोवोल्टिक्स का उपयोग कर तेजी से बढ़ रहे हैं। भारत में दूरस्थ स्थानों में एक ग्रामीण प्रकाश कार्यक्रम केरोसिन लैंप को बदलने के लिए सौर संचालित एलईडी प्रकाश व्यवस्था प्रदान कर रहा है। सौर संचालित लैंप को केरोसिन की कुछ महीनों की आपूर्ति की लागत के बारे में बेचा गया था। क्यूबा ग्रिड से बाहर के क्षेत्रों के लिए सौर ऊर्जा प्रदान करने के लिए काम कर रहा है। ऑफ-ग्रिड सौर ऊर्जा उपयोग के अधिक जटिल अनुप्रयोगों में 3 डी प्रिंटर शामिल हैं। RepRap 3 डी प्रिंटर फोटोवोल्टिक प्रौद्योगिकी के साथ सौर संचालित किया गया है, जो टिकाऊ विकास के लिए वितरित विनिर्माण सक्षम बनाता है। ये ऐसे क्षेत्र हैं जहां सामाजिक लागत और लाभ सौर होने के लिए एक उत्कृष्ट मामला प्रदान करते हैं, हालांकि लाभप्रदता की कमी ने मानवीय प्रयासों के लिए इस तरह के प्रयासों को खारिज कर दिया है। हालांकि, 1995 में सौर ग्रामीण विद्युतीकरण परियोजनाओं को प्रतिकूल अर्थशास्त्र, तकनीकी सहायता की कमी और उत्तर-से-दक्षिण प्रौद्योगिकी हस्तांतरण के पूर्ववर्ती उद्देश्यों की विरासत के कारण बनाए रखना मुश्किल पाया गया था।

स्टैंडअलोन सिस्टम
एक दशक या उससे पहले तक, पीवी का इस्तेमाल अक्सर बिजली कैलकुलेटर और नवीनता उपकरणों के लिए किया जाता था। एकीकृत सर्किट और कम बिजली तरल क्रिस्टल डिस्प्ले में सुधार बैटरी परिवर्तनों के बीच कई वर्षों तक ऐसे उपकरणों को पावर करना संभव बनाता है, जिससे पीवी कम आम हो जाता है। इसके विपरीत, सौर संचालित रिमोट फिक्स्ड डिवाइसेज ने हाल ही में उन स्थानों पर उपयोग में वृद्धि देखी है जहां महत्वपूर्ण कनेक्शन लागत ग्रिड पावर को अत्यधिक महंगा बनाती है। इस तरह के अनुप्रयोगों में सौर दीपक, पानी पंप, पार्किंग मीटर, आपातकालीन टेलीफोन, कचरा कॉम्पैक्टर, अस्थायी यातायात संकेत, चार्जिंग स्टेशन, और रिमोट गार्ड पोस्ट और सिग्नल शामिल हैं।

Floatovoltaics
मई 2008 में, ओकविले, सीए में सुदूर निएंटे वाइनरी ने 994 फोटोवोल्टिक सौर पैनलों को 130 पोंटूनों पर स्थापित करके और वाइनरी के सिंचाई तालाब पर तैरकर दुनिया की पहली “फ्लोटोवोलैटिक” प्रणाली का नेतृत्व किया। फ्लोटिंग सिस्टम पीक उत्पादन के लगभग 477 किलोवाट उत्पन्न करता है और जब तालाब के नजदीक स्थित कोशिकाओं की एक सरणी के साथ मिलकर वाइनरी की बिजली की खपत को पूरी तरह से ऑफसेट करने में सक्षम होता है। फ्लोटोवोलैटिक प्रणाली का प्राथमिक लाभ यह है कि यह मूल्यवान भूमि क्षेत्र को त्यागने की आवश्यकता से बचाता है जिसका उपयोग किसी अन्य उद्देश्य के लिए किया जा सकता है। सुदूर निएंटे वाइनरी के मामले में, फ्लोटिंग सिस्टम ने एकड़ के तीन-चौथाई हिस्से को बचाया जो भूमि-आधारित प्रणाली के लिए आवश्यक होता। उस भूमि क्षेत्र का उपयोग कृषि के लिए किया जा सकता है। एक फ्लोटोवोल्टिक प्रणाली का एक और लाभ यह है कि पैनलों को जमीन पर होने के मुकाबले कम तापमान पर रखा जाता है, जिससे सौर ऊर्जा रूपांतरण की उच्च दक्षता होती है। फ़्लोटिंग पैनल वाष्पीकरण के माध्यम से खोए गए पानी की मात्रा को भी कम करते हैं और शैवाल के विकास को रोकते हैं।

परिवहन में
पीवी पारंपरिक रूप से अंतरिक्ष में बिजली की शक्ति के लिए इस्तेमाल किया गया है। परिवहन अनुप्रयोगों में उद्देश्य शक्ति प्रदान करने के लिए पीवी का शायद ही कभी उपयोग किया जाता है, लेकिन नौकाओं और कारों में सहायक शक्ति प्रदान करने के लिए तेजी से उपयोग किया जा रहा है। कुछ ऑटोमोबाइल गर्म दिनों में आंतरिक तापमान को सीमित करने के लिए सौर संचालित एयर कंडीशनिंग के साथ लगाए जाते हैं। एक आत्मनिर्भर सौर वाहन में सीमित शक्ति और उपयोगिता होगी, लेकिन सौर-चार्ज इलेक्ट्रिक वाहन परिवहन के लिए सौर ऊर्जा के उपयोग की अनुमति देता है। सोलर संचालित कारों, नौकाओं और हवाई जहाज का प्रदर्शन किया गया है, इनमें सबसे व्यावहारिक और सौर कारों की संभावना है। स्विस सौर विमान, सौर इम्पल्स 2 ने इतिहास में सबसे लंबी गैर-स्टॉप एकल उड़ान हासिल की और 2015 में दुनिया के पहले सौर-संचालित हवाई सर्कविगेशन को बनाने की योजना बनाई।

दूरसंचार और संकेत
सौर पीवी पावर दूरसंचार अनुप्रयोगों जैसे स्थानीय टेलीफोन एक्सचेंज, रेडियो और टीवी प्रसारण, माइक्रोवेव और इलेक्ट्रॉनिक संचार लिंक के अन्य रूपों के लिए आदर्श रूप से उपयुक्त है। ऐसा इसलिए है क्योंकि, अधिकांश दूरसंचार अनुप्रयोग में, स्टोरेज बैटरी पहले से ही उपयोग में है और विद्युत प्रणाली मूल रूप से डीसी है। पहाड़ी और पहाड़ी इलाके में, रेडियो और टीवी सिग्नल तक पहुंच नहीं सकते क्योंकि वे अवरुद्ध इलाके के कारण अवरुद्ध हो जाते हैं या वापस दिखाई देते हैं। इन स्थानों पर, स्थानीय जनसंख्या के लिए संकेत प्राप्त करने और पुनः प्रेषित करने के लिए निम्न पावर ट्रांसमीटर (एलपीटी) स्थापित किए जाते हैं।

अंतरिक्ष यान अनुप्रयोगों
अंतरिक्ष यान पर सौर पैनल आमतौर पर सेंसर, सक्रिय हीटिंग और शीतलन, और संचार चलाने के लिए शक्ति का एकमात्र स्रोत होते हैं। जब सौर पैनल छाया में होते हैं तो बैटरी इस ऊर्जा को उपयोग के लिए संग्रहीत करती है। कुछ में, अंतरिक्ष यान प्रणोदन-विद्युत प्रणोदन के लिए भी बिजली का उपयोग किया जाता है। अंतरिक्ष यान 1 9 58 में अमेरिका द्वारा लॉन्च किए गए वेंगार्ड 1 उपग्रह पर इस्तेमाल सिलिकॉन सौर कोशिकाओं से शुरू होने वाले फोटोवोल्टिक्स के सबसे शुरुआती अनुप्रयोगों में से एक थे। तब से, मेसेंजर जांच से लेकर बुध तक के सौरओं पर सौर ऊर्जा का उपयोग किया गया है, बृहस्पति के जूनो जांच के रूप में सौर मंडल में बहुत दूर। अंतरिक्ष में उड़ाई जाने वाली सबसे बड़ी सौर ऊर्जा प्रणाली अंतर्राष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन की विद्युत प्रणाली है। प्रति किलोग्राम उत्पन्न बिजली को बढ़ाने के लिए, सामान्य अंतरिक्ष यान सौर पैनल गैलियम आर्सेनाइड (GaAs) और अन्य अर्धचालक पदार्थों से बने उच्च लागत, उच्च दक्षता, और क्लोज-पैक आयताकार बहु-जंक्शन सौर कोशिकाओं का उपयोग करते हैं।

स्पेशलिटी पावर सिस्टम
फोटोवोल्टिक्स को ऊंचा तापमान पर वस्तुओं के लिए ऊर्जा रूपांतरण उपकरणों के रूप में भी शामिल किया जा सकता है और विषम दहन जैसे बेहतर विकिरण उत्सर्जन के साथ।

लाभ
पृथ्वी की सतह तक पहुंचने वाली सूरज की रोशनी का 122 पीडब्ल्यू काफी हद तक है – 2005 में मनुष्यों द्वारा खपत औसत बिजली के 13 TW बराबर के मुकाबले लगभग 10,000 गुना अधिक है। यह बहुतायत इस सुझाव की ओर ले जाती है कि सौर ऊर्जा दुनिया का प्राथमिक ऊर्जा स्रोत बनने से पहले नहीं होगी। इसके अतिरिक्त, नवीकरणीय ऊर्जा के बीच सौर विद्युत उत्पादन में उच्चतम शक्ति घनत्व (170 डब्लू / एम 2 का वैश्विक माध्यम) है।

उपयोग के दौरान सौर ऊर्जा प्रदूषण रहित है, जो प्रदूषण पर कटौती करने में सक्षम बनाता है जब इसे अन्य ऊर्जा स्रोतों के लिए प्रतिस्थापित किया जाता है। उदाहरण के लिए, एमआईटी का अनुमान है कि प्रति वर्ष 52,000 लोग अमेरिका में कोयले से निकाले गए बिजली संयंत्र प्रदूषण से समय-समय पर मर जाते हैं और इन सभी में से एक को कोयले को बदलने के लिए पीवी का उपयोग करने से रोका जा सकता है। मौजूदा प्रदूषण नियंत्रणों का उपयोग कर उत्पादन अंत-अपशिष्ट और उत्सर्जन प्रबंधनीय हैं। अंत में उपयोग की जाने वाली रीसाइक्लिंग प्रौद्योगिकियां विकास में हैं और नीतियां उत्पादित की जा रही हैं जो उत्पादकों से रीसाइक्लिंग को प्रोत्साहित करती हैं।

पीवी इंस्टॉलेशन अपने शुरुआती सेट-अप के बाद कम रखरखाव या हस्तक्षेप के साथ 100 साल या उससे भी अधिक समय तक काम कर सकते हैं, इसलिए किसी भी सौर ऊर्जा संयंत्र के निर्माण की प्रारंभिक पूंजी लागत के बाद, मौजूदा बिजली प्रौद्योगिकियों की तुलना में परिचालन लागत बहुत कम है।

ग्रिड से जुड़े सौर बिजली का स्थानीय रूप से उपयोग किया जा सकता है जिससे ट्रांसमिशन / वितरण घाटे को कम किया जा सकता है (अमेरिका में ट्रांसमिशन नुकसान लगभग 7.2% था)।

जीवाश्म और परमाणु ऊर्जा स्रोतों की तुलना में, सौर कोशिकाओं के विकास में बहुत कम शोध धन का निवेश किया गया है, इसलिए सुधार के लिए काफी जगह है। फिर भी, प्रयोगात्मक उच्च दक्षता सौर कोशिकाओं में पहले से ही फोटोवोल्टिक कोशिकाओं को ध्यान में रखते हुए 40% से अधिक की क्षमता होती है और क्षमता तेजी से बढ़ रही है जबकि बड़े पैमाने पर उत्पादन लागत तेजी से गिर रही है।

संयुक्त राज्य अमेरिका के कुछ राज्यों में, घर-मालिक की चाल में अधिक निवेश खो सकता है यदि घर मालिक चलता है और खरीदार विक्रेता से सिस्टम पर कम मूल्य डालता है। बर्कले शहर ने सौर पैनलों के लिए भुगतान करने के लिए घर के साथ स्थानांतरित कर निर्धारण को जोड़कर, इस सीमा को हटाने के लिए एक अभिनव वित्त पोषण विधि विकसित की। अब पीएसीई, संपत्ति मूल्यांकन स्वच्छ ऊर्जा के रूप में जाना जाता है, 30 अमेरिकी राज्यों ने इस समाधान को दोहराया है।

कैलिफोर्निया में कम से कम साक्ष्य है कि घर पर चलने वाली सौर प्रणाली की उपस्थिति वास्तव में घर के मूल्य में वृद्धि कर सकती है। अप्रैल 2011 में अर्नेस्ट ऑरलैंडो लॉरेंस बर्कले नेशनल लेबोरेटरी द्वारा प्रकाशित एक पेपर के मुताबिक कैलिफोर्निया में घर बिक्री मूल्यों पर आवासीय फोटोवोल्टिक एनर्जी सिस्टम्स के प्रभाव का विश्लेषण:

शोध में मजबूत सबूत मिलते हैं कि कैलिफ़ोर्निया में पीवी सिस्टम वाले घरों ने पीवी सिस्टम के बिना तुलनीय घरों पर प्रीमियम के लिए बेचा है। अधिक विशेष रूप से, औसत पीवी प्रीमियम के अनुमान अनुमानित रूप से $ 3.9 से $ 6.4 प्रति स्थापित वैट (डीसी) की एक बड़ी संख्या में विभिन्न मॉडल विनिर्देशों के बीच हैं, जिनमें अधिकांश मॉडल $ 5.5 / वाट के करीब हैं। यह मान अपेक्षाकृत नई 3,100 वाट पीवी प्रणाली (अध्ययन में पीवी सिस्टम का औसत आकार) के लिए लगभग 17,000 डॉलर के प्रीमियम के अनुरूप है।
सीमाएं

उत्पादन में प्रदूषण और ऊर्जा
पीवी स्वच्छ, उत्सर्जन मुक्त बिजली पैदा करने का एक प्रसिद्ध तरीका रहा है। पीवी सिस्टम अक्सर पीवी मॉड्यूल और इन्वर्टर (डीसी से एसी बदलते हैं) से बने होते हैं। पीवी मॉड्यूल मुख्य रूप से पीवी कोशिकाओं से बने होते हैं, जिनमें कंप्यूटर चिप्स बनाने के लिए सामग्री में कोई मौलिक अंतर नहीं होता है। पीवी कोशिकाओं (कंप्यूटर चिप्स) के उत्पादन की प्रक्रिया ऊर्जा गहन है और इसमें अत्यधिक जहरीले और पर्यावरणीय जहरीले रसायनों शामिल हैं। पीवी से उत्पादित ऊर्जा के साथ पीवी मॉड्यूल का उत्पादन करने वाले दुनिया भर में कुछ पीवी विनिर्माण संयंत्र हैं। यह माप विनिर्माण प्रक्रिया के दौरान कार्बन पदचिह्न को बहुत कम करता है। विनिर्माण प्रक्रिया में इस्तेमाल किए गए रसायनों का प्रबंधन कारखानों के स्थानीय कानूनों और विनियमों के अधीन है।

बिजली नेटवर्क पर प्रभाव
रूफटॉप फोटोवोल्टिक सिस्टम के बढ़ते स्तर के साथ, ऊर्जा प्रवाह 2-तरफा बन जाता है। जब उपभोग की तुलना में अधिक स्थानीय पीढ़ी होती है, तो ग्रिड को बिजली निर्यात की जाती है। हालांकि, बिजली नेटवर्क पारंपरिक रूप से 2-तरफा ऊर्जा हस्तांतरण से निपटने के लिए डिज़ाइन नहीं किया गया है। इसलिए, कुछ तकनीकी समस्याएं हो सकती हैं। उदाहरण के लिए, क्वींसलैंड ऑस्ट्रेलिया में, 2017 के अंत तक रूफटॉप पीवी के साथ 30% से अधिक घर हैं। प्रसिद्ध कैलिफोर्निया 2020 बतख वक्र 2015 के बाद से कई समुदायों के लिए अक्सर दिखाई देता है। एक इन-वोल्टेज मुद्दा निकल सकता है क्योंकि इन पीवी परिवारों से बिजली वापस नेटवर्क में बहती है। वोल्टेज इश्यू को प्रबंधित करने के लिए समाधान हैं, जैसे बिजली वितरक स्तर पर पीवी इन्वर्टर पावर फैक्टर, नए वोल्टेज और ऊर्जा नियंत्रण उपकरण को विनियमित करना, बिजली के तारों की पुन: कंडक्टर, मांग पक्ष प्रबंधन आदि। अक्सर सीमाएं और लागत संबंधित होती है ये समाधान

बिजली बिल प्रबंधन और ऊर्जा निवेश पर प्रभाव
बिजली या ऊर्जा की मांग और बिल प्रबंधन में कोई रजत बुलेट नहीं है, क्योंकि ग्राहकों (साइटों) में अलग-अलग विशिष्ट स्थितियां होती हैं, जैसे अलग-अलग आराम / सुविधा की ज़रूरतें, विभिन्न बिजली शुल्क, या विभिन्न उपयोग पैटर्न। विद्युत शुल्क में कुछ तत्व हो सकते हैं, जैसे दैनिक पहुंच और मीटरींग चार्ज, ऊर्जा शुल्क (केडब्ल्यूएच, एमडब्ल्यूएच पर आधारित) या पीक मांग शुल्क (उदाहरण के लिए एक महीने में अधिकतम 30min ऊर्जा खपत के लिए मूल्य)। पीवी ऊर्जा शुल्क को कम करने के लिए एक आशाजनक विकल्प है जब बिजली की कीमत काफी अधिक है और ऑस्ट्रेलिया और जर्मनी जैसे लगातार बढ़ रही है। हालांकि, शीर्ष मांग शुल्क वाले साइटों के लिए, पीवी कम आकर्षक हो सकता है यदि पीक की मांग ज्यादातर देर शाम को शाम की शाम तक होती है, उदाहरण के लिए आवासीय समुदायों। कुल मिलाकर, ऊर्जा निवेश काफी हद तक एक आर्थिक निर्णय है और परिचालन सुधार, ऊर्जा दक्षता, ऑनसाइट पीढ़ी और ऊर्जा भंडारण में विकल्पों के व्यवस्थित मूल्यांकन के आधार पर निवेश निर्णय लेना बेहतर है।