पृथ्वी 173,{1}} TW (1TW=10^12W) से अधिक, भारी मात्रा में सौर ऊर्जा को रोक सकती है, जो एक बहुत बड़ी संख्या है। यह पृथ्वी पर सभी लोगों द्वारा उपयोग की जाने वाली कुल ऊर्जा का 10000 गुना है, लेकिन इन ऊर्जाओं का पूरी तरह से उपयोग नहीं किया जा सकता है। हम सौर पैनल विद्युत उत्पादन के सिद्धांत से समझा सकते हैं कि मनुष्य सौर ऊर्जा का पूर्ण उपयोग क्यों नहीं कर सकता है।
सौर पैनल व्यवस्थित और संयुक्त सौर कोशिकाओं से बने होते हैं। सबसे आम सौर सेल सिलिकॉन से बने होते हैं, जो एक प्रकार का अर्धचालक है और पृथ्वी पर इसका अत्यंत समृद्ध भंडार है। सौर सेल में क्रिस्टलीय सिलिकॉन ऊपरी और निचली कंडक्टर परतों के बीच स्थित होता है, और प्रत्येक सिलिकॉन परमाणु चार रासायनिक बंधों के माध्यम से पड़ोसी परमाणुओं के साथ जुड़ा होता है, इसलिए इलेक्ट्रॉन बंधे होते हैं और करंट उत्पन्न करने के लिए आगे नहीं बढ़ेंगे।
एक सिलिकॉन सौर सेल में विभिन्न सिलिकॉन तत्वों (एन-प्रकार सिलिकॉन और पी-प्रकार सिलिकॉन) की दो परतें होती हैं। एन-प्रकार के सिलिकॉन में इलेक्ट्रॉनों की अधिकता होती है, और पी-प्रकार के सिलिकॉन में इलेक्ट्रॉन-छिद्रों को संग्रहीत करने के लिए एक अतिरिक्त स्थान होता है। दो प्रकार के सिलिकॉन का जंक्शन पीएन जंक्शन बन जाता है, और इलेक्ट्रॉन पीएन जंक्शन से गुजर सकते हैं, जिससे एक तरफ सकारात्मक चार्ज और दूसरी तरफ नकारात्मक चार्ज उत्पन्न होता है।
प्रकाश को सूर्य से उत्सर्जित कणों की एक धारा के रूप में समझा जा सकता है, और ये कण फोटॉन हैं। जब फोटॉन पर्याप्त ऊर्जा के साथ सौर कोशिकाओं से टकराते हैं, तो वे इलेक्ट्रॉनों को छोड़ने के लिए रासायनिक बंधनों पर दस्तक देंगे, जिससे एक छेद निकल जाएगा। सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए छेद और नकारात्मक रूप से चार्ज किए गए इलेक्ट्रॉन स्वतंत्र रूप से घूम सकते हैं, और इलेक्ट्रॉनों को एन तरफ खींचा जाता है और छेद को पी तरफ खींचा जाता है। इन गतिमान इलेक्ट्रॉनों को बैटरी शीट पर छोटे धातु जांच द्वारा एकत्र किया जाता है और बाहरी सर्किट में प्रवाहित किया जाता है, जहां वे पीछे की ओर प्रवाहकीय एल्यूमीनियम शीट पर लौटने से पहले विद्युत कार्य करते हैं।
प्रत्येक सौर सेल केवल 0.5W का उत्पादन कर सकता है, और इस समय, एक मॉड्यूल बनाने के लिए कोशिकाओं को श्रृंखला में जोड़कर अधिक ऊर्जा प्राप्त की जा सकती है। आम तौर पर, इसके लिए कई की जरूरत होती है710W सौर मॉड्यूलपूरे घर को बिजली की आपूर्ति करने के लिए. सौर कोशिकाओं में इलेक्ट्रॉन ही एकमात्र गतिमान भाग हैं, और वे सभी अंत में अपने स्रोत पर लौट आएंगे। पूरी प्रक्रिया में कोई घिसाव और खपत नहीं होती है, इसलिए सौर पैनलों का उपयोग आम तौर पर दशकों तक किया जा सकता है।
तो हम पूरी तरह से सौर ऊर्जा पर निर्भर क्यों नहीं हो सकते? राजनीतिक कारक हैं, और कुछ उद्यमी वर्तमान ऊर्जा आपूर्ति स्थिति को बनाए रखना चाहते हैं। यहां, हम मुख्य रूप से शारीरिक और तार्किक कठिनाइयों पर ध्यान केंद्रित करते हैं। सबसे पहले, सौर ऊर्जा समान रूप से वितरित नहीं है। कुछ स्थानों पर, भरपूर धूप होती है, जबकि अन्य में, पूरे वर्ष बारिश होती है, और अधिकांश सौर ऊर्जा बादलों द्वारा अवरुद्ध हो जाती है। दूसरे, रात में सौर ऊर्जा उपलब्ध होती है और कुछ भाग लगभग अनुपस्थित होते हैं। इसलिए, पूरी तरह से सौर ऊर्जा उत्पादन पर निर्भर रहने के लिए धूप वाले स्थानों से बादल वाले क्षेत्रों तक बिजली पहुंचाने के लिए एक बहुत ही कुशल तकनीक की आवश्यकता होती है। बिजली भंडारण के लिए एक कुशल विधि की भी आवश्यकता है, और ऊर्जा भंडारण बैटरियों की दक्षता में सुधार कैसे किया जाए यह भी एक बड़ी चुनौती है।
मॉड्यूल दक्षता के उपयोग में, कुछ फोटॉन प्रतिबिंबित होंगे, और कुछ इलेक्ट्रॉन लूप में प्रवेश करने से पहले छेद में वापस गिर जाएंगे। इस प्रकार, फोटॉन ऊर्जा का उपयोग नहीं किया जाता है। वर्तमान में, सबसे कुशल सौर सेल केवल 46% सूर्य के प्रकाश को बिजली में परिवर्तित कर सकते हैं, और अधिकांश वाणिज्यिक सौर ऊर्जा उत्पादन प्रणालियों की बिजली उत्पादन दक्षता 15% -20% है। जिंगसन सौर पैनलों की बिजली उत्पादन दक्षता 20% से ऊपर है।
हालाँकि कई सीमाएँ हैं, फिर भी पूरी पृथ्वी को बिजली देने के लिए आज की सौर ऊर्जा तकनीक का उपयोग करना संभव है। हमें एक बड़े खुले स्थान पर बुनियादी ढाँचा बनाने के लिए धन की आवश्यकता है। अनुमान है कि इसमें सैकड़ों हजारों वर्ग मील लगेंगे, जो बड़ा लगता है, लेकिन सहारा रेगिस्तान 3 मिलियन वर्ग मील के क्षेत्र में फैला हुआ है। साथ ही, प्रौद्योगिकी के निरंतर विकास के साथ, सौर ऊर्जा उत्पादन की दक्षता में लगातार सुधार हो रहा है, और कीमत सस्ती और सस्ती होती जा रही है, जिसकी पावर ग्रिड के साथ कुछ प्रतिस्पर्धात्मकता है। सौर तैरते द्वीपों जैसे आविष्कार यथास्थिति को बदल सकते हैं।
वर्तमान में, दुनिया में 1 अरब से अधिक लोग ऐसे हैं जो स्थिर बिजली आपूर्ति का उपयोग नहीं कर सकते हैं, खासकर कुछ विकासशील देशों में। उनके पास उपयोग करने के लिए भरपूर धूप है, और बिजली पैदा करने के लिए सौर ऊर्जा अधिक सुरक्षित और सस्ती है, जो हरित ऊर्जा से संबंधित है और कोयला और तेल जैसी गैर-नवीकरणीय ऊर्जा से बेहतर है। जिंगसन सौर ऊर्जा वैश्विक हरित नई ऊर्जा के लिए प्रतिबद्ध है, और मानव जाति के लिए हरित नई ऊर्जा के वैश्विक एकीकृत उपयोग को साकार करने का प्रयास करती है।