स्रोत: स्कैडली
जॉर्जिया टेक के एक शोधकर्ता के पास एक पर्कोवसाइट-आधारित सौर सेल है, जो सिलिकॉन-आधारित संस्करणों की तुलना में लचीला और हल्का है।
क्रेडिट: रॉब फेल्ट, जॉर्जिया टेक
वहाँ बहुत कुछ के बारे में perovskite आधारित सौर कोशिकाओं की तरह है। वे उत्पादन करने के लिए सरल और सस्ते हैं, लचीलेपन की पेशकश करते हैं जो इंस्टॉलेशन विधियों और स्थानों की एक नई श्रृंखला को खोल सकते हैं, और हाल के वर्षों में पारंपरिक सिलिकॉन-आधारित कोशिकाओं के पास पहुंचने वाली ऊर्जा क्षमता तक पहुंच गए हैं।
लेकिन यह पता लगाना कि पेरोवोसाइट-आधारित ऊर्जा उपकरणों का उत्पादन कैसे किया जाता है, जो कुछ महीनों से अधिक समय तक एक चुनौती है।
अब जॉर्जिया इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी, यूनिवर्सिटी ऑफ कैलिफोर्निया सैन डिएगो और मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी के शोधकर्ताओं ने पेरोसाइट सौर कोशिकाओं के बारे में नए निष्कर्षों की सूचना दी है जो बेहतर प्रदर्शन करने वाले उपकरणों का मार्ग प्रशस्त कर सकते हैं।
जॉर्जिया टेक स्कूल ऑफ मैटेरियल्स साइंस एंड इंजीनियरिंग में सहायक प्रोफेसर जुआन-पाब्लो कोरेया-बेना ने कहा, "पर्कोव्साइट सौर सेल बहुत सारे संभावित लाभ प्रदान करते हैं क्योंकि वे बेहद हल्के होते हैं और लचीले प्लास्टिक सब्सट्रेट से बनाए जा सकते हैं।" "सिलिकॉन-आधारित सौर कोशिकाओं के साथ बाज़ार में प्रतिस्पर्धा करने में सक्षम होने के लिए, हालांकि, उन्हें और अधिक कुशल होने की आवश्यकता है।"
एक अध्ययन में जो 8 फरवरी को साइंस जर्नल में प्रकाशित हुआ था और यूएस डिपार्टमेंट एनर्जी और नेशनल साइंस फाउंडेशन द्वारा प्रायोजित किया गया था, शोधकर्ताओं ने अधिक विस्तार से वर्णन किया कि कैसे पारंपरिक पर्कोव्साइट में क्षार धातु को जोड़ने से बेहतर प्रदर्शन होता है।
"Perovskites वास्तव में खेल को सौर में बदल सकते हैं," डेविड फेनिंग ने कहा, कैलिफोर्निया सैन डिएगो विश्वविद्यालय में नैनोइंजीनियरिंग के एक प्रोफेसर। "उनके पास प्रदर्शन को छोड़ने के बिना लागत को कम करने की क्षमता है। लेकिन इन सामग्रियों के बारे में मौलिक रूप से जानने के लिए अभी भी बहुत कुछ है।"
पेर्वोसाइट क्रिस्टल को समझने के लिए, यह एक त्रय के रूप में इसकी क्रिस्टलीय संरचना के बारे में सोचने में मददगार है। त्रय का एक हिस्सा आमतौर पर तत्व लीड से बनता है। दूसरा आमतौर पर मिथाइलमोनियम जैसे कार्बनिक घटक से बना होता है, और तीसरा अक्सर ब्रोमीन और आयोडीन जैसे अन्य हिस्सों से बना होता है।
हाल के वर्षों में, शोधकर्ताओं ने बेहतर क्षमता प्राप्त करने के लिए विभिन्न व्यंजनों का परीक्षण करने पर ध्यान केंद्रित किया है, जैसे कि संरचना के प्रमुख घटक में आयोडीन और ब्रोमीन को जोड़ना। बाद में, उन्होंने कार्बनिक अणुओं द्वारा आमतौर पर कब्जा किए गए पेरोसाइट के हिस्से में सीज़ियम और रुबिडियम को प्रतिस्थापित करने की कोशिश की।
"हम पहले के काम से जानते थे कि एक मिश्रित ब्रोमीन और आयोडीन लेड पेकोव्साइट में सीज़ियम और रुबिडियम को मिलाने से बेहतर स्थिरता और उच्च प्रदर्शन होता है," कोर्रिया-बेना ने कहा।
लेकिन इस बारे में बहुत कम जानकारी थी कि उन क्षार धातुओं को जोड़ने से पर्कोवेट्स का प्रदर्शन बेहतर हुआ।
यह समझने के लिए कि काम क्यों लग रहा था, शोधकर्ताओं ने उच्च तीव्रता वाले एक्स-रे मैपिंग का उपयोग नैनोस्केल पर पर्कोवेट्स की जांच करने के लिए किया।
यूको सैन डिएगो के एक नैनोइंजीनियरिंग पीएचडी छात्र यान्की (ग्रेस) लुओ ने कहा, "पेरोसाइट सामग्री के भीतर की संरचना को देखकर, हम देख सकते हैं कि प्रत्येक व्यक्तिगत तत्व डिवाइस के प्रदर्शन को बेहतर बनाने में कैसे भूमिका निभाता है।"
उन्होंने पाया कि जब मिश्रित ब्रोमीन और आयोडीन लेड पेकोव्साइट में सीज़ियम और रुबिडियम मिलाया जाता है, तो इससे ब्रोमीन और आयोडीन एक साथ अधिक सजातीय रूप से मिल जाते हैं, जिसके परिणामस्वरूप इन एडिटिव्स के बिना सामग्रियों की तुलना में 2 प्रतिशत तक उच्च रूपांतरण दक्षता प्राप्त होती है।
"हमने पाया कि रसायन विज्ञान और संरचना में एकरूपता है जो एक पर्कोवसाइट सौर सेल को अपनी पूरी क्षमता से संचालित करने में मदद करता है," फेनिंग ने कहा। "उस रीढ़ की कोई भी विषमता श्रृंखला में एक कमजोर कड़ी की तरह है।"
फिर भी, शोधकर्ताओं ने यह भी देखा कि रूबिडियम या सीज़ियम जोड़ने के कारण ब्रोमीन और आयोडीन अधिक समरूप हो जाते हैं, अपने स्वयं के कटियन के भीतर हलाइड धातुएँ काफी घुल-मिल जाती हैं, जिससे सौर सेल में निष्क्रिय "मृत क्षेत्र" बन जाते हैं जो कोई करंट नहीं पैदा करते हैं।
"यह आश्चर्यजनक था," फेनिंग ने कहा। "इन मृत क्षेत्रों के होने से आम तौर पर एक सौर सेल को मार दिया जाएगा। अन्य सामग्रियों में, वे ब्लैक होल की तरह काम करते हैं जो अन्य क्षेत्रों से इलेक्ट्रॉनों में चूसते हैं और उन्हें कभी भी जाने नहीं देते हैं, इसलिए आप वर्तमान और वोल्टेज खो देते हैं।
", लेकिन इन पेरोसाइट्स में, हमने देखा कि रूबिडियम और सीज़ियम के आसपास के मृत क्षेत्र सौर सेल के प्रदर्शन के लिए बहुत हानिकारक नहीं थे, हालांकि कुछ मौजूदा नुकसान था," फेनिंग ने कहा। "इससे पता चलता है कि ये सामग्रियां कितनी मजबूत हैं लेकिन यह भी है कि सुधार के लिए और भी अधिक अवसर हैं।"
यह निष्कर्ष इस बात की समझ में आता है कि कैसे पेर्कोव्साइट आधारित उपकरण नैनोस्केल पर काम करते हैं और भविष्य में सुधार के लिए आधार तैयार कर सकते हैं।
"ये सामग्री बहुत ही प्रभावी और उच्च प्रदर्शन करने का वादा करती है, जो कि फोटोवोल्टिक पैनलों को व्यापक रूप से तैनात करने के लिए सुनिश्चित करने की आवश्यकता है, जो बहुत अधिक है," कोर्रिया-बेना ने कहा। "हम जलवायु परिवर्तन के मुद्दों की भरपाई करने की कोशिश करना चाहते हैं, इसलिए यह विचार फोटोवोल्टिक कोशिकाओं का है कि जितना संभव हो उतना सस्ता हो।"
