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एकल-विखंडन सौर सेल: सूर्य के प्रकाश को बिजली में बदलने का एक कुशल तरीका

एमआईटी के वैज्ञानिकों ने मौजूदा सिलिकॉन को संवेदनशील बनाया है सौर एकल एक्साइटन विखंडन विधि द्वारा कोशिकाएँ। इससे कार्यकुशलता बढ़ सकती है सौर सेल को 18 प्रतिशत से बढ़ाकर 35 प्रतिशत तक करने से ऊर्जा उत्पादन दोगुना हो जाएगा जिससे सौर प्रौद्योगिकी की लागत कम हो जाएगी।

जीवाश्म ईंधन पर हमारी निर्भरता को कम करना और एक स्थायी भविष्य के लिए प्रौद्योगिकियों का निर्माण करना अनिवार्य होता जा रहा है। सौर ऊर्जा का अक्षय स्रोत है ऊर्जा जहां सूर्य का प्रकाश को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है। सौर कोशिकाएं आमतौर पर सिलिकॉन से बने होते हैं जो परिवर्तन के लिए फोटोवोल्टिक प्रक्रिया का उपयोग करते हैं सूरज की रोशनी बिजली में. अग्रानुक्रम कोशिकाओं को भी डिज़ाइन किया जा रहा है जिसमें आम तौर पर पेरोव्स्काइट्स कोशिकाएं शामिल होती हैं जहां का हर भाग सौर कोशिकाएं दोहन कर सकती हैं सूर्य का इसके विविध स्पेक्ट्रम से ऊर्जा और इस प्रकार उच्च दक्षता होती है। आज उपलब्ध सौर सेल अपनी दक्षता के कारण सीमित हैं जो कि केवल 15-22 प्रतिशत है।

3 जुलाई को प्रकाशित एक अध्ययन प्रकृति दिखाया है कि कैसे सिलिकॉन सौर सिंगलेट एक्साइटन विखंडन नामक प्रभाव को लागू करके सेल दक्षता को 35 प्रतिशत तक बढ़ाया जा सकता है। इस प्रभाव में प्रकाश का एक कण (फोटॉन) केवल एक के विपरीत दो इलेक्ट्रॉन-छिद्र जोड़े उत्पन्न कर सकता है। 1970 के दशक में इसकी खोज के बाद से कई सामग्रियों में एकल एक्साइटन विखंडन देखा जाता है। वर्तमान अध्ययन का लक्ष्य इस प्रभाव को पहली बार व्यवहार्य में बदलना है सौर सेल।

शोधकर्ताओं ने टेट्रासीन से एकल एक्साइटन विखंडन प्रभाव को स्थानांतरित किया - एक ज्ञात सामग्री जो इसे प्रदर्शित करती है - क्रिस्टलीय सिलिकॉन में। यह पदार्थ टेट्रासीन एक हाइड्रोकार्बन है जैविक अर्धचालक. एक्साइटोनिक टेट्रासीन परत और सिलिकॉन के बीच हेफ़नियम ऑक्सीनाइट्राइड (8 एंगस्ट्रॉम) की एक अतिरिक्त पतली परत रखकर स्थानांतरण प्राप्त किया गया था। सौर सेल और उन्हें युग्मित करना।

इस छोटी हेफ़नियम ऑक्सीनाइट्राइड परत ने एक पुल के रूप में काम किया और टेट्रासीन परत में उच्च ऊर्जा फोटॉन की पीढ़ी को संभव बनाया, जिसके बाद सिलिकॉन सेल में सामान्य के विपरीत दो इलेक्ट्रॉनों की रिहाई शुरू हो गई। यह सिलिकॉन का संवेदीकरण है सौर सेल ने तापीकरण हानि को कम किया और प्रकाश के प्रति बेहतर संवेदनशीलता को सक्षम किया। का ऊर्जा उत्पादन सौर स्पेक्ट्रम के हरे और नीले भागों से अधिक आउटपुट उत्पन्न होने से कोशिकाएँ दोगुनी हो गईं। इससे कार्यक्षमता में वृद्धि हो सकती है सौर कोशिकाएँ 35 प्रतिशत तक ऊँची। यह तकनीक टेंडेम सौर कोशिकाओं से भिन्न है क्योंकि यह अतिरिक्त कोशिकाओं को जोड़े बिना सिलिकॉन में अधिक करंट जोड़ती 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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{आप उद्धृत स्रोतों की सूची में नीचे दिए गए डीओआई लिंक पर क्लिक करके मूल शोध पत्र पढ़ सकते हैं}

स्रोत (रों)

आइंजिंगर, एम. एट अल. 2019 टेट्रासीन में सिंगलेट एक्साइटन विखंडन द्वारा सिलिकॉन का संवेदीकरण। प्रकृति। 571. https://doi.org/10.1038/s41586-019-1339-4

एससीआईईयू टीम
एससीआईईयू टीमhttps://www.ScientificEuropean.co.uk
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