अध्ययन एक उपन्यास ऑल-पेरोव्स्काइट टंडेम सौर सेल का वर्णन करता है जिसमें विद्युत शक्ति उत्पन्न करने के लिए सूर्य की ऊर्जा का उपयोग करने के लिए सस्ता और अधिक कुशल तरीका प्रदान करने की क्षमता है
के गैर-नवीकरणीय स्रोत पर हमारी निर्भरता ऊर्जा कोयला, तेल, गैस जैसे जीवाश्म ईंधन का मानव जाति और पर्यावरण पर जबरदस्त नकारात्मक प्रभाव पड़ा है। जीवाश्म ईंधन के जलने से ग्रीनहाउस प्रभाव बढ़ता है और ग्लोबल वार्मिंग का कारण बनता है, आवासों को नष्ट करता है, वायु, जल और भूमि प्रदूषण का कारण बनता है और सार्वजनिक स्वास्थ्य को प्रभावित करता है। स्थायी प्रौद्योगिकी के निर्माण की तत्काल आवश्यकता है जो मदद कर सके बिजली विश्व स्वच्छ ऊर्जा का उपयोग कर रहा है। सौर ऊर्जा प्रौद्योगिकी एक ऐसी विधि है जिसमें सूर्य के प्रकाश का दोहन करने की क्षमता है - ऊर्जा का सबसे प्रचुर नवीकरणीय स्रोत - और इसे विद्युत ऊर्जा या शक्ति में परिवर्तित करता है। मानव और पर्यावरण को लाभ पहुंचाने की दृष्टि से सौर ऊर्जा के लाभकारी कारकों ने सौर ऊर्जा के उपयोग को बढ़ावा देने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाई है।
सिलिकॉन आमतौर पर इस्तेमाल की जाने वाली सामग्री है सौर कोशिकाओं में सौर पैनलों जो आज बाजार में उपलब्ध हैं। सौर कोशिकाओं की फोटोवोल्टिक प्रक्रिया बिना किसी ईंधन के अतिरिक्त उपयोग के सूर्य के प्रकाश को बिजली में बदल सकती है। विनिर्माण और प्रौद्योगिकी में प्रगति के कारण दशकों में सिलिकॉन सौर पैनलों के डिजाइन और दक्षता में काफी सुधार हुआ है। सौर सेल की फोटोवोल्टिक दक्षता को ऊर्जा के उस हिस्से के रूप में परिभाषित किया जाता है जो सूर्य के प्रकाश के रूप में होता है और जिसे बिजली में परिवर्तित किया जा सकता है। फोटोवोल्टिक दक्षता और समग्र लागत आज सौर पैनलों में दो मुख्य सीमित कारक हैं।
सिलिकॉन सौर कोशिकाओं के अलावा, अग्रानुक्रम सौर सेल भी उपलब्ध हैं जिनमें विशिष्ट कोशिकाओं का उपयोग किया जाता है जो सूर्य के स्पेक्ट्रम के हर वर्ग के लिए अनुकूलित होते हैं जिससे समग्र दक्षता में वृद्धि होती है। सूर्य के प्रकाश अर्थात सूर्य के स्पेक्ट्रम के एक अन्य भाग से उच्च-ऊर्जा वाले नीले फोटॉन को अवशोषित करने में पेरोव्स्काइट्स नामक सामग्री को सिलिकॉन से बेहतर माना जाता है। पेरोव्स्काइट्स पॉलीक्रिस्टलाइन सामग्री हैं (आमतौर पर मिथाइलमोनियम लेड ट्राइहैलाइड (CH3NH3PbX3, जहां X आयोडीन, ब्रोमीन या क्लोरीन परमाणु है)। पेरोव्स्काइट्स को सूर्य के प्रकाश-अवशोषित परतों में संसाधित करना आसान होता है। पहले के अध्ययनों ने सिलिकॉन और पेरोव्स्काइट्स को सौर कोशिकाओं में संयोजित किया है, अर्थात सिलिकॉन सेल हैं। शीर्ष जो पेरोसाइट कोशिकाओं के साथ पीले, लाल और निकट अवरक्त फोटॉनों को अवशोषित कर सकता है जिससे बिजली का उत्पादन लगभग दोगुना हो जाता है।
में प्रकाशित एक नए अध्ययन में विज्ञान 3 मई को शोधकर्ताओं ने पहली बार सभी पेरोव्स्काइट्स टेंडेम सोलर सेल विकसित किए हैं जो 25 प्रतिशत तक की दक्षता देते हैं। इस सामग्री को लेड-टिन मिश्रित लो-बैंड गैप पेरोसाइट फिल्म ((FASnI3)0.6 MAPbI3)0.4 कहा जाता है; फॉर्मेमिडिनियम के लिए एफए और मिथाइलमोनियम के लिए एमए)। टिन में हवा से ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया करने से क्रिस्टलीय जाली में दोष पैदा होते हैं जो सौर सेल में विद्युत आवेश की गति को बाधित कर सकते हैं जिससे सेल की दक्षता सीमित हो जाती है। शोधकर्ताओं ने पेरोव्स्काइट में टिन को ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया करने से रोकने का एक तरीका खोजा। उन्होंने सीसा-टिन मिश्रित लो-बैंड गैप पेरोसाइट फिल्मों के संरचनात्मक और ऑप्टोइलेक्ट्रोनिक गुणों में उल्लेखनीय सुधार करने के लिए गनीडिनियम थियोसाइनेट नामक एक रासायनिक यौगिक का उपयोग किया। यौगिक गनीडिनियम थायोसाइनेट सौर अवशोषित फिल्म में पेरोसाइट क्रिस्टल को कोट करता है और इस प्रकार ऑक्सीजन को टिन के साथ प्रतिक्रिया करने के लिए अंदर जाने से रोकता है। यह सीधे सौर सेल की दक्षता को 18 से 20 प्रतिशत तक बढ़ा देता है। इसके अलावा, जब इस नई सामग्री को पारंपरिक रूप से उपयोग की जाने वाली उच्च-अवशोषित शीर्ष पेरोव्स्काइट परत के साथ जोड़ा गया, तो दक्षता आगे बढ़कर 25 प्रतिशत हो गई।
वर्तमान अध्ययन सभी पेरोसाइट पतली-फिल्मों का उपयोग करके पहली बार अग्रानुक्रम सौर कोशिकाओं के डिजाइन का वर्णन करता है और यह तकनीक एक दिन सौर कोशिकाओं में सिलिकॉन की जगह ले सकती है। नई सामग्री उच्च गुणवत्ता की है, सस्ती है और इसका निर्माण सरल है जबकि सिलिकॉन और सिलिकॉन-पेरोव्स्काइट्स अग्रानुक्रम कोशिकाओं की तुलना में लागत कम है। पेरोव्स्काइट्स सिलिकॉन की तुलना में मानव निर्मित सामग्री हैं और पेरोव्स्काइट्स आधारित सौर पैनल लचीले, हल्के और अर्ध-पारदर्शी हैं। यद्यपि वर्तमान सामग्री को सिलिकॉन-पेरोव्स्काइट प्रौद्योगिकी की दक्षता को पार करने में कुछ समय लगेगा। फिर भी, पेरोसाइट-आधारित पॉलीक्रिस्टलाइन फिल्मों में अग्रानुक्रम सौर कोशिकाओं को डिजाइन करने की क्षमता होती है जो अन्य कारकों को बिना रोके रखते हुए 30 प्रतिशत तक की दक्षता प्रदान कर सकती हैं। पर्यावरण पर प्रभाव को कम करने के लिए सामग्री को मजबूत, अधिक स्थिर और पुन: प्रयोज्य बनाने के लिए आगे के अध्ययन की आवश्यकता है। सौर ऊर्जा क्षेत्र सबसे तेजी से बढ़ रहा है और अंतिम लक्ष्य स्वच्छ ऊर्जा के लिए एक आशाजनक विकल्प की खोज करना है।
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स्रोत (रों)
टोंग जे एट अल। Sn-Pb perovskites में 2019 कैरियर जीवनकाल> 1 μs कुशल ऑल-पेरोव्स्काइट अग्रानुक्रम सौर कोशिकाओं को सक्षम करता है। विज्ञान, 364 (6439)। https://doi.org/10.1126/science.aav7911
