स्रोत: news.mit
एमआईटी शोधकर्ताओं ने एक पारदर्शी, प्रवाहकीय कोटिंग सामग्री पर सुधार किया है, जिससे इसकी विद्युत चालकता में दस गुना लाभ होता है। जब उच्च दक्षता वाले सौर सेल के एक प्रकार में शामिल किया जाता है, तो सामग्री ने सेल की दक्षता और स्थिरता को बढ़ा दिया।
नए निष्कर्ष आज जर्नल साइंस एडवांस में, MIT पोस्टडॉक मेसम हेयारी गृहेश्मेह, प्रोफेसर करेन ग्लेन्सन और जिंग काँग, और तीन अन्य लोगों द्वारा एक पेपर में बताए गए हैं।
"लक्ष्य एक ऐसी सामग्री को खोजने के लिए है जो विद्युत प्रवाहकीय के साथ-साथ पारदर्शी है," ग्लीसन बताते हैं, जो "टच स्क्रीन और सौर कोशिकाओं सहित अनुप्रयोगों की एक श्रृंखला में उपयोगी होगा।" इस तरह के उद्देश्यों के लिए सबसे व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली सामग्री आज है। आईटीओ के रूप में जाना जाता है, इंडियम टाइटेनियम ऑक्साइड के लिए, लेकिन यह सामग्री काफी भंगुर है और उपयोग की अवधि के बाद दरार कर सकती है, वह कहती हैं।
ग्लीसन और उनके सह-शोधकर्ताओं ने दो साल पहले एक पारदर्शी, प्रवाहकीय सामग्री के एक लचीले संस्करण में सुधार किया और उनके निष्कर्षों को प्रकाशित किया, लेकिन यह सामग्री अभी भी आईटीओ के उच्च ऑप्टिकल पारदर्शिता और विद्युत चालकता के संयोजन से बहुत कम गिरी। वह बताती है कि नई, अधिक ऑर्डर की गई सामग्री पिछले संस्करण की तुलना में 10 गुना बेहतर है।
संयुक्त पारदर्शिता और चालकता को प्रति सेंटीमीटर सीमेंस की इकाइयों में मापा जाता है। ITO 6,000 से 10,000 तक होता है, और हालांकि किसी को भी उन संख्याओं के मिलान के लिए एक नई सामग्री की उम्मीद नहीं थी, अनुसंधान का लक्ष्य एक ऐसी सामग्री की खोज करना था जो कम से कम 35 के मूल्य तक पहुंच सके। पहले का प्रकाशन 50 के मान का प्रदर्शन करके अधिक हो गया था , और नई सामग्री ने उस परिणाम को छीन लिया है, अब 3,000 में क्लॉकिंग; टीम अभी भी उस प्रक्रिया को ठीक करने के लिए काम कर रही है जो इसे और बढ़ाएगी।
उच्च प्रदर्शन वाली लचीली सामग्री, एक कार्बनिक बहुलक जिसे PEDOT के रूप में जाना जाता है, को ऑक्सीटेटिव रासायनिक वाष्प जमाव (oCVD) नामक एक प्रक्रिया का उपयोग करके, कुछ नैनोमीटर मोटी एक अल्ट्राथिन परत में जमा किया जाता है। इस प्रक्रिया के परिणामस्वरूप एक परत बनती है, जहां बहुलक बनाने वाले छोटे क्रिस्टल की संरचना पूरी तरह से क्षैतिज रूप से संरेखित होती है, जिससे सामग्री को इसकी सुचालकता प्राप्त होती है। इसके अतिरिक्त, OCVD विधि क्रिस्टलीय के भीतर बहुलक श्रृंखलाओं के बीच स्टैकिंग दूरी को कम कर सकती है, जो विद्युत चालकता को भी बढ़ाती है।
सामग्री की संभावित उपयोगिता को प्रदर्शित करने के लिए, टीम ने अत्यधिक संरेखित PEDOT की एक परत को एक पेकोवसाइट-आधारित सौर सेल में शामिल किया। ऐसी कोशिकाओं को सिलिकॉन की उच्च दक्षता और निर्माण में आसानी के कारण एक बहुत ही आशाजनक विकल्प माना जाता है, लेकिन उनके स्थायित्व में कमी एक बड़ी कमी रही है। नए OCVD के साथ PEDOT को संरेखित करने के कारण, पेर्कोवाइट की दक्षता में सुधार हुआ और इसकी स्थिरता दोगुनी हो गई।
प्रारंभिक परीक्षणों में, OCVD परत को 6 इंच व्यास वाले सबस्ट्रेट्स पर लागू किया गया था, लेकिन प्रक्रिया को बड़े पैमाने पर सीधे रोल-टू-रोल औद्योगिक पैमाने पर निर्माण प्रक्रिया के लिए लागू किया जा सकता है, Heydari Gharahcheshmeh कहते हैं। "यह अब औद्योगिक पैमाने के लिए अनुकूल करने के लिए आसान है," वे कहते हैं। यह इस तथ्य से सुगम है कि कोटिंग को 140 डिग्री सेल्सियस पर संसाधित किया जा सकता है - वैकल्पिक सामग्री की तुलना में बहुत कम तापमान।
OCVD PEDOT लचीली सौर कोशिकाओं और डिस्प्ले के लिए वांछित प्लास्टिक सब्सट्रेट पर प्रत्यक्ष बयान को सक्षम करने के लिए एक सौम्य, एकल-चरण प्रक्रिया है। इसके विपरीत, कई अन्य पारदर्शी प्रवाहकीय सामग्रियों की आक्रामक वृद्धि की स्थिति में एक अलग, अधिक मजबूत सब्सट्रेट पर एक प्रारंभिक बयान की आवश्यकता होती है, इसके बाद परत को उठाने और इसे प्लास्टिक में स्थानांतरित करने के लिए जटिल प्रक्रियाओं का पालन किया जाता है।
क्योंकि सामग्री एक सूखी वाष्प जमाव प्रक्रिया द्वारा बनाई गई है, जो पतली परतें निर्मित होती हैं, वे सतह के बेहतरीन आकृति का भी अनुसरण कर सकती हैं, उन सभी को समान रूप से कोटिंग करती हैं, जो कुछ अनुप्रयोगों में उपयोगी हो सकते हैं। उदाहरण के लिए, इसे कपड़े पर लेपित किया जा सकता है और प्रत्येक फाइबर को कवर किया जा सकता है लेकिन फिर भी कपड़े को सांस लेने की अनुमति देता है।
टीम को अभी भी बड़े पैमाने पर प्रणाली का प्रदर्शन करने और लंबी अवधि और विभिन्न परिस्थितियों में अपनी स्थिरता साबित करने की आवश्यकता है, इसलिए अनुसंधान जारी है। लेकिन “इसे आगे बढ़ाने के लिए कोई तकनीकी बाधा नहीं है। यह वास्तव में सिर्फ एक बात है कि इसे बाजार में उतारने के लिए कौन निवेश करेगा।
शोध टीम में एमआईटी के पोस्टडॉक्स मोहम्मद महदी तवाकोली और मैक्सवेल रॉबिन्सन शामिल थे, और अनुसंधान सहयोगी एडवर्ड ग्लीसन भी थे। इस काम को Eni-MIT एलायंस सोलर फ्रंटियर्स प्रोग्राम के तहत Eni SpA द्वारा समर्थित किया गया था।
