एमआईटी के वैज्ञानिकों ने सिंगलेट एक्सिटॉन विखंडन विधि द्वारा मौजूदा सिलिकॉन सौर कोशिकाओं को अधिक संवेदनशील बनाया है। इससे सौर कोशिकाओं की दक्षता 18 प्रतिशत से बढ़कर 35 प्रतिशत तक हो सकती है, जिससे ऊर्जा उत्पादन दोगुना हो जाता है और इस प्रकार सौर प्रौद्योगिकी की लागत कम हो जाती है।
जीवाश्म ईंधन पर हमारी निर्भरता को कम करना और एक सतत भविष्य के लिए प्रौद्योगिकियों का विकास करना अत्यंत आवश्यक होता जा रहा है। सौर ऊर्जा एक नवीकरणीय ऊर्जा स्रोत है जिसमें सूर्य के प्रकाश को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है। सौर सेल आमतौर पर सिलिकॉन से बने होते हैं जो फोटोवोल्टिक प्रक्रिया का उपयोग करके सूर्य के प्रकाश को बिजली में परिवर्तित करते हैं। टैंडम सेल भी डिजाइन किए जा रहे हैं जिनमें आमतौर पर पेरोवस्काइट सेल शामिल होते हैं, जहां सौर सेल का प्रत्येक भाग सूर्य के विभिन्न स्पेक्ट्रम से ऊर्जा का उपयोग कर सकता है और इस प्रकार उच्च दक्षता प्राप्त कर सकता है। आज उपलब्ध सौर सेल अपनी दक्षता के कारण सीमित हैं, जो केवल 15-22 प्रतिशत है।
नेचर पत्रिका में 3 जुलाई को प्रकाशित एक अध्ययन में यह दिखाया गया है कि सिंगलेट एक्सिटॉन फिशन नामक प्रभाव का उपयोग करके सिलिकॉन सौर सेल की दक्षता को 35 प्रतिशत तक कैसे बढ़ाया जा सकता है। इस प्रभाव में प्रकाश का एक कण (फोटॉन) केवल एक के बजाय दो इलेक्ट्रॉन-होल युग्म उत्पन्न कर सकता है। 1970 के दशक में इसकी खोज के बाद से सिंगलेट एक्सिटॉन फिशन कई पदार्थों में देखा गया है। वर्तमान अध्ययन का उद्देश्य इस प्रभाव को पहली बार एक व्यवहार्य सौर सेल में रूपांतरित करना था।
शोधकर्ताओं ने एकल एक्सिटॉन विखंडन प्रभाव को टेट्रासीन (एक ज्ञात पदार्थ जो इसे प्रदर्शित करता है) से क्रिस्टलीय सिलिकॉन में स्थानांतरित किया। यह पदार्थ टेट्रासीन एक हाइड्रोकार्बन कार्बनिक अर्धचालक है। यह स्थानांतरण एक्सिटॉनिक टेट्रासीन परत और सिलिकॉन सौर सेल के बीच हैफनियम ऑक्सीनाइट्राइड (8 एंगस्ट्रॉम) की एक अतिरिक्त पतली परत रखकर और उन्हें आपस में जोड़कर प्राप्त किया गया।
हैफनियम ऑक्सीनाइट्राइड की यह छोटी परत एक सेतु का काम करती है और टेट्रासीन परत में उच्च ऊर्जा वाले फोटॉनों के उत्पादन को संभव बनाती है, जिससे सिलिकॉन सेल में सामान्यतः एक के बजाय दो इलेक्ट्रॉन मुक्त होते हैं। सिलिकॉन सौर सेल की इस संवेदनशीलता से ऊष्मीय हानि कम होती है और प्रकाश के प्रति बेहतर संवेदनशीलता प्राप्त होती है। सौर सेलों का ऊर्जा उत्पादन दोगुना हो जाता है क्योंकि स्पेक्ट्रम के हरे और नीले भागों से अधिक ऊर्जा उत्पन्न होती है। इससे सौर सेलों की दक्षता 35 प्रतिशत तक बढ़ सकती है। यह तकनीक टैंडम सौर सेलों से इस मायने में भिन्न है कि इसमें अतिरिक्त सेल जोड़े बिना केवल सिलिकॉन में अधिक धारा प्रवाहित की जाती है।
वर्तमान अध्ययन ने तात्कालिक एकल-विखंडन सिलिकॉन सौर कोशिकाओं का प्रदर्शन किया है जो बढ़ी हुई क्षमता प्रदर्शित कर सकते हैं और इस प्रकार सौर प्रौद्योगिकी की समग्र ऊर्जा उत्पादन लागत को कम कर सकते हैं।
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स्रोत (रों)
आइंज़िंगर, एम. एट अल. 2019. टेट्रासीन में सिंगलेट एक्सिटॉन विखंडन द्वारा सिलिकॉन का संवेदीकरण। नेचर। 571. https://doi.org/10.1038/s41586-019-1339-4
