उर्जा उत्पादन गर्न सौर्य उर्जाको उपयोगमा प्रगति

अध्ययनले उपन्यास सबै पेरोभस्काइट टेन्डमको वर्णन गर्दछ सौर कोशिका जसले सूर्यको ऊर्जालाई विद्युतीय उर्जा उत्पादन गर्न सस्तो र अधिक प्रभावकारी तरिका प्रदान गर्ने क्षमता राख्छ।

को गैर नवीकरणीय स्रोत मा हाम्रो निर्भरता ऊर्जा कोइला, तेल, ग्यास जस्ता जीवाश्म इन्धन भनिने मानवजाति र वातावरणमा ठूलो नकारात्मक असर परेको छ। जीवाश्म ईन्धन जलाउँदा हरितगृह प्रभाव बढ्छ र ग्लोबल वार्मिंग निम्त्याउँछ, बासस्थानहरू नष्ट गर्दछ, वायु, पानी र भूमि प्रदूषणको कारण बनाउँछ र सार्वजनिक स्वास्थ्यलाई असर गर्छ। दिगो टेक्नोलोजी निर्माण गर्न तत्काल आवश्यक छ जसले मद्दत गर्न सक्छ शक्ति विश्व स्वच्छ ऊर्जा प्रयोग गर्दै। सौर्य उर्जा प्रविधि एउटा यस्तो विधि हो जसमा सूर्यको प्रकाश - ऊर्जाको सबैभन्दा प्रचुर मात्रामा नवीकरणीय स्रोत - प्रयोग गर्ने क्षमता छ र यसलाई विद्युतीय ऊर्जा वा शक्तिमा रूपान्तरण गर्न सकिन्छ। को लाभदायक कारकहरू सौर मानव र वातावरणलाई फाइदा पु¥याउने सन्दर्भमा ऊर्जाको प्रयोगलाई बढावा दिन प्रमुख भूमिका खेलेको छ सौर ऊर्जा।

सिलिकन सामान्यतया प्रयोग हुने सामग्री हो सौर कोशिकाहरू मा सौर प्यानल जुन आज बजारमा उपलब्ध छ । फोटोभोल्टिक प्रक्रिया सौर कोषहरूले कुनै पनि इन्धनको अतिरिक्त प्रयोग बिना सूर्यको किरणलाई बिजुलीमा रूपान्तरण गर्न सक्छन्। डिजाइन र सिलिकन को दक्षता सौर उत्पादन र प्रविधिमा भएको प्रगतिका कारण दशकहरूमा प्यानलहरूमा उल्लेखनीय सुधार भएको छ। ए को फोटोभोल्टिक दक्षता सौर कोशिकालाई ऊर्जाको अंश भनिन्छ जुन सूर्यको किरणको रूपमा हुन्छ र जसलाई विद्युतमा रूपान्तरण गर्न सकिन्छ। फोटोभोल्टिक दक्षता र समग्र लागत दुई मुख्य सीमित कारकहरू हुन् सौर आज प्यानलहरू।

सिलिकन बाहेक सौर कक्षहरू, टेन्डम सौर कक्षहरू पनि उपलब्ध छन् जसमा विशिष्ट कक्षहरू प्रयोग गरिन्छ जुन सूर्यको स्पेक्ट्रमको प्रत्येक खण्डको लागि अनुकूलित हुन्छ जसले समग्र दक्षतामा वृद्धि गर्दछ। पेरोभस्काइट भनिने सामग्रीलाई सूर्यको प्रकाशबाट उच्च-ऊर्जा निलो फोटोनहरू अवशोषित गर्न सिलिकन भन्दा राम्रो मानिन्छ अर्थात् सूर्यको स्पेक्ट्रमको अर्को भाग। Perovskites polycrystalline सामग्री हो (सामान्यतया methylammonium लेड trihalide (CH3NH3PbX3, जहाँ X आयोडिन, ब्रोमिन वा क्लोरीन एटम हो)। Perovskites सूर्यको प्रकाश-अवशोषित तहहरूमा प्रशोधन गर्न सजिलो छ। यसअघिका अध्ययनहरूले सिलिकन र पेरोभस्काइटहरू मिलाएर सौर्य कोशिकाहरूमा सिलिकन सेलहरू भएका छन्। टप जसले पहेँलो, रातो र नजिकैको इन्फ्रारेड फोटानहरूलाई पेरोभस्काइट सेलहरूसँग अवशोषित गर्न सक्छ जसले गर्दा शक्तिको उत्पादन लगभग दोब्बर हुन्छ।

मा प्रकाशित एक नयाँ अध्ययन मा विज्ञान 3 मे मा शोधकर्ताहरूले पहिलो पटक सबै पेरोभस्काइट ट्यान्डम सौर सेलहरू विकास गरेका छन् जसले 25 प्रतिशतसम्म दक्षता दिन्छ। यो सामग्रीलाई लिड-टिन मिश्रित लो-ब्यान्ड ग्याप पेरोभस्काइट फिल्म (FASnI3) 0.6 MAPbI3) 0.4 भनिन्छ; FA foramidinium को लागि र MA को लागि methylammonium)। टिनको हावाबाट अक्सिजनसँग प्रतिक्रिया गर्ने हावा छ, क्रिस्टलीय जालीमा दोषहरू सिर्जना गर्दछ जसले विद्युतीय चार्जको गतिमा बाधा पुर्‍याउन सक्छ। सौर सेल जसले सेलको दक्षतालाई सीमित गर्दछ। अन्वेषकहरूले पेरोभस्काइटमा टिनलाई अक्सिजनसँग प्रतिक्रिया गर्नबाट रोक्नको लागि एउटा तरिका फेला पारे। लेड-टिन मिश्रित लो-ब्यान्ड ग्याप पेरोभस्काइट फिल्महरूको संरचनात्मक र अप्टोइलेक्ट्रोनिक गुणहरूलाई उल्लेखनीय रूपमा सुधार गर्न उनीहरूले गुआनिडिनियम थायोसाइनेट नामक रासायनिक यौगिक प्रयोग गरे। ग्वानिडिनियम थायोसाइनेट यौगिकले पेरोभस्काइट क्रिस्टलाइटहरू कोट गर्दछ सौर अवशोषित फिल्मले यसरी अक्सिजनलाई टिनसँग प्रतिक्रिया गर्न भित्र जानबाट रोक्छ। यसले सिधै सोलार सेलको दक्षता १८ देखि २० प्रतिशतसम्म बढाउँछ। साथै, जब यो नयाँ सामग्री पारंपरिक रूपमा प्रयोग गरिएको उच्च-अवशोषित शीर्ष पेरोभस्काइट तहसँग जोडिएको थियो, दक्षता थप 18 प्रतिशतमा बढ्यो।

हालको अध्ययनले सबै पेरोभस्काइट पातलो-फिल्महरू प्रयोग गरेर टेन्डम सौर्य कक्षहरूको पहिलो पटक डिजाइनको वर्णन गर्दछ र यो प्रविधिले एक दिन सौर्य कक्षहरूमा सिलिकनलाई प्रतिस्थापन गर्न सक्छ। नयाँ सामग्री उच्च गुणस्तरको छ, सस्तो छ र यसको निर्माण सरल छ जबकि लागत सिलिकन र सिलिकन-पेरोव्स्काइट टेन्डम सेलहरूको तुलनामा कम छ। पेरोभस्काइटहरू सिलिकनको तुलनामा मानव निर्मित सामग्री हुन् र पेरोभस्काइटहरूमा आधारित सौर प्यानलहरू लचिलो, हल्का तौल र अर्ध-पारदर्शी हुन्छन्। यद्यपि हालको सामग्रीले सिलिकन-पेरोभस्काइट प्रविधिको दक्षतालाई पार गर्न केही समय लिनेछ। जे होस्, पेरोभस्काइटमा आधारित पोलीक्रिस्टलाइन फिल्महरूमा ट्यान्डम सोलार सेलहरू डिजाइन गर्ने क्षमता छ जसले अन्य कारकहरूलाई अवरोध नगरी 30 प्रतिशतसम्म दक्षता प्रदान गर्न सक्छ। वातावरणमा प्रभाव कम गर्न सामग्रीलाई बलियो, थप स्थिर र पुन: प्रयोगयोग्य बनाउन थप अध्ययनहरू आवश्यक छ। सौर्य ऊर्जा क्षेत्र सबैभन्दा छिटो बढिरहेको क्षेत्र हो र अन्तिम लक्ष्य भनेको स्वच्छ ऊर्जाको लागि आशाजनक विकल्प खोज्नु हो।

***

{तपाइँले उद्धृत स्रोत(हरू) को सूचीमा दिइएको DOI लिङ्कमा क्लिक गरेर मूल अनुसन्धान पत्र पढ्न सक्नुहुन्छ}

स्रोत (हरू)

टोङ जे एट अल। Sn-Pb perovskites मा 2019 μs को 1 वाहक जीवनकालले कुशल सबै-पेरोभस्काइट टेन्डम सौर्य कक्षहरू सक्षम पार्छ। विज्ञान, ३६४ (६४३९)। https://doi.org/10.1126/science.aav7911