शोधकर्ताओं ने पेरोवस्काइट सौर सेल दक्षता को अधिकतम करने के लिए नैनोपार्टिकल पेस्ट बनाएं

स्रोत: www.wevolver.com

शोधकर्ताओं ने टाइटेनियम डाइऑक्साइड और गूंज सिलिकॉन नैनोकणों से बना एक पेस्ट विकसित किया जो सौर कोशिकाओं के उत्पादन की प्रक्रिया में एक अतिरिक्त परत के रूप में कार्य करता है । पेस्ट में एमआईई-सुनाई देती कणों से अवशोषित प्रकाश की मात्रा को नियंत्रित करना और फोटोकरंट की पीढ़ी को बढ़ाना संभव हो जाता है, जिससे शोधकर्ताओं को सौर कोशिकाओं की दक्षता को 21% तक लाने की अनुमति मिलती है । महत्वपूर्ण बात यह है कि प्रयोग हैलिड (MAPbI3) पेरोवस्काइट्स पर किए गए थे, जो फोटोवोल्टिक्स के क्षेत्र में सबसे व्यापक और अच्छी तरह से अध्ययन किए गए हैं।

उपलब्ध सामग्री

हैलाइड पेरोवस्काइट्स समकालीन फोटोवोल्टिक्स में सबसे आशाजनक सामग्रियों में से कुछ हैं, हालांकि उनके पास एक महत्वपूर्ण दोष है: उनकी फोटोएक्टिव परत केवल 300-600 नैनोमीटर के बारे में है। ऐसी पतली परतें सभी आने वाली रोशनी को अवशोषित नहीं कर सकतीं, लेकिन साथ ही उन्हें मोटा नहीं बनाया जा सकता है - फिर, प्रकाश को अधिक सक्रिय रूप से फैलाया जाएगा जिससे ऊर्जा नुकसान होगा।

दो रणनीतियों में से एक का उपयोग पेरोवस्काइट-आधारित सौर कोशिकाओं की दक्षता को बढ़ावा देने के लिए किया जा सकता है: चार्ज संग्रह में सुधार या प्रकाश अवशोषण में वृद्धि। पहली रणनीति के लिए अधिक जटिल पेरोवस्काइट रचनाओं का उपयोग करने और अतिरिक्त पदार्थों (आमतौर पर, दुर्लभ धातुओं) को पेश करने के साथ-साथ आम तौर पर संरचना की जटिलता को बढ़ाने की आवश्यकता होती है। स्वाभाविक रूप से, इससे उत्पादन खर्च में वृद्धि होती है। आईटीएमओ विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने टो वर्गाटा विश्वविद्यालय के सहयोगियों के साथ मिलकर सौर कोशिकाओं के अंदर प्रकाश की एकाग्रता बढ़ाकर इस समस्या के इर्द-गिर्द चले गए । इसके अलावा, उनका समाधान सिलिकॉन का उपयोग करता है, जो प्रकृति में सबसे सुलभ तत्वों में से एक है।

"हम रेत से सिलिकॉन प्राप्त कर सकते हैं, तो इस सामग्री की लगभग एक अंतहीन आपूर्ति है । यह सिर्फ पेरोवस्काइट संरचना में सिलिकॉन पेश करने के लिए एक अजीब समाधान होता है, लेकिन इसे नैनोपार्टिकल के रूप में पेश किया जा सकता है। ऐसे कण नैनोएंटेनी के रूप में काम करते हैं - वे प्रकाश पकड़ते हैं और यह उनके अंदर प्रतिध्वनित होता है। आईटीएमओ के स्कूल ऑफ फिजिक्स एंड इंजीनियरिंग के प्रोफेसर बताते हैं, और अब प्रकाश फोटोएक्टिव लेयर में रहता है, इसका ज्यादा हिस्सा सामग्री से अवशोषित होता है ।

सटीक गणना

चाल यह है कि विशिष्ट आकारों के सिलिकॉन नैनोकणों Mie-सुनाई देती हैं । इस प्रभाव के लिए धन्यवाद, नैनोकण प्रकाश अवशोषण और सहज विकिरण सहित विभिन्न ऑप्टिकल घटनाओं को बढ़ा सकते हैं। दूसरे शब्दों में, वे नैनोनैंटेन के रूप में काम करते हैं । हालांकि, इस संपत्ति का उपयोग करने के लिए, शोधकर्ताओं को गंभीर सैद्धांतिक गणना का संचालन करना पड़ा और एक मॉडल का निर्माण करना पड़ा जो बाहरी विकिरण और वोल्टेज के अधीन होने पर सभी परतों और नैनोकणों के इलेक्ट्रोफिजिकल और ऑप्टिकल गुणों के लिए हिसाब रखता है।

परियोजना का दूसरा महत्वपूर्ण और जटिल कार्य विकसित पेस्ट के लिए सर्वश्रेष्ठ स्थान की पहचान कर रहा था । स्पिन कोटिंग विधि का उपयोग करके सौर कोशिकाओं का उत्पादन किया जाता है, जब तरल परतों को क्रमिक रूप से एक दूसरे पर लागू किया जाता है। यह नियंत्रित रूप से अलग मोटाई और एकाग्रता की पतली फिल्में बनाना संभव बनाता है। इसके अलावा, व्यावहारिक रूप से किसी भी अतिरिक्त सामग्री और पदार्थों को इस तरह के उत्पादन के दौरान फिल्मों में जोड़ा जा सकता है ।

"तरल तरीकों के साथ हम आसानी से एक समाधान में सूखी नैनोकणों की मात्रा को बाहर भाग सकते हैं । हमें यह तय करना था कि हमें किस परत में एमआईई-सुनाईर्त कणों को रखना चाहिए । यदि पेरोवस्काइट परत में रखा जाता है, तो वे इसके फोटोएक्टिव क्षेत्रों को नुकसान पहुंचाएंगे। यदि उन्हें ऊपरी परिवहन परत में रखा जाता, तो प्रकाश ज्यादातर उनके नीचे की सभी परतों के माध्यम से नैनोकणों तक पहुंचने के समय तक अवशोषित हो जाता । यही कारण है कि हमने पेरोवस्काइट के बाद नैनोकणों को अगली परत में रखा-इस तरह वे प्रकाश स्रोत के करीब हैं और एंटीना के रूप में अधिक कुशलता से काम करते हैं, "पेपर के पहले लेखक और आईटीएमओ के स्कूल ऑफ फिजिक्स एंड इंजीनियरिंग में एक जूनियर रिसर्च एसोसिएट,Aleksandra Furasova कहते हैं ।

एक साधारण तकनीक

विकसित पेस्ट लागू करने के लिए सरल है और किसी भी संरचना और विन्यास के सौर कोशिकाओं के साथ इस्तेमाल किया जा सकता है। साथ ही, उत्पादन प्रक्रिया के लिए कोई अतिरिक्त जटिलताएं नहीं हैं, जबकि परिणामी उपकरणों की लागत केवल 0.3% बढ़ जाती है।

"पेस्ट को आसानी से अन्य तरीकों के साथ लागू किया जा सकता है, न केवल स्पिन कोटिंग के साथ। यह एक कच्चा सार्वभौमिक उत्पाद है जिसका उपयोग अन्य प्रकार की सौर कोशिकाओं के साथ-साथ विभिन्न उपकरणों के उत्पादन में किया जा सकता है - फोटोडिटेक्टर, हार्वेस्टर और ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स। इस तरह के उत्पादन भी पर्यावरण के अनुकूल है, के रूप में हम किसी भी दुर्लभ सामग्री का उपयोग नहीं करते । नतीजतन, हमने काफी तकनीकी समाधान विकसित किया है और हमारा मानना है कि उत्पाद सार्वभौमिक रूप से लागू होगा और मांग के बाद, "सेर्गेई मकारोव का निष्कर्ष है ।