सौर सेल की संरचना, कार्यप्रणाली और उपयोग का वर्णन कीजिए।

(N/A) सौर सेल मूल रूप से एक $p-n$ जंक्शन है जो $emf$ उत्पन्न करता है जब सौर विकिरण जंक्शन पर गिरता है। सौर सेल के लिए केवल सूर्य का प्रकाश ही आवश्यक नहीं है, बल्कि प्रकाश के फोटॉन की ऊर्जा जो अर्धचालक की बैंड गैप ऊर्जा $(E_{g})$ से अधिक हो, वह भी फोटोवोल्टेज उत्पन्न कर सकती है। सौर सेल की कार्यप्रणाली फोटोवोल्टिक प्रभाव पर आधारित है, जो फोटोडायोड के समान है, लेकिन इसमें बाहरी बैटरी की आवश्यकता नहीं होती है।
संरचना:
$1$. लगभग $300 \mu m$ मोटाई की एक $p-Si$ वेफर ली जाती है।
$2$. एक तरफ विसरण (diffusion) प्रक्रिया द्वारा $n-Si$ की एक पतली परत $(\, 0.3 \mu m)$ उगाई जाती है, जिससे $p-n$ जंक्शन बनता है।
$3$. $p-Si$ वेफर के निचले हिस्से पर धातु की कोटिंग की जाती है जो 'बैक कांटेक्ट' के रूप में कार्य करती है।
$4$. $n-Si$ परत के ऊपर, एक धात्विक ग्रिड (या फिंगर इलेक्ट्रोड) जमा की जाती है जो 'फ्रंट कांटेक्ट' के रूप में कार्य करती है। यह ग्रिड सतह के बहुत छोटे हिस्से $( < 15 \%)$ को कवर करती है ताकि प्रकाश अधिकतम रूप से अंदर आ सके।
कार्यप्रणाली:
सौर सेल द्वारा $emf$ का उत्पादन तीन बुनियादी प्रक्रियाओं के माध्यम से होता है:
$(1)$ जंक्शन के पास प्रकाश अवशोषण के कारण इलेक्ट्रॉन-होल $(e-h)$ जोड़े का निर्माण $(h\nu > E_{g})$।
$(2)$ डिप्लीशन क्षेत्र के विद्युत क्षेत्र के कारण इलेक्ट्रॉनों और होल्स का अलग होना। इलेक्ट्रॉन $n$-साइड की ओर और होल्स $p$-साइड की ओर धकेले जाते हैं।
$(3)$ आवेशों का संग्रह: $n$-साइड पर पहुँचने वाले इलेक्ट्रॉन फ्रंट कांटेक्ट द्वारा और $p$-साइड पर पहुँचने वाले होल्स बैक कांटेक्ट द्वारा एकत्र किए जाते हैं। इससे $p$-साइड धनात्मक और $n$-साइड ऋणात्मक हो जाता है, जिससे फोटोवोल्टेज उत्पन्न होता है।
उपयोग:
सौर सेल का उपयोग कैलकुलेटर, घड़ियों, उपग्रहों और दूरदराज के क्षेत्रों में बिजली उत्पादन के लिए किया जाता है।