कुशल कार्बनिक सौर कोशिकाओं का निर्माण कैसे करें

August 7, 2018

सात शोध संस्थानों के पच्चीस शोधकर्ताओं ने उच्च दक्षता कार्बनिक सौर कोशिकाओं को डिजाइन करने के लिए नियम तैयार करने के लिए अपने सिर एक साथ रखे हैं। शोध का नेतृत्व स्वीडन के लिंकोपिंग विश्वविद्यालय के सहयोगी प्रोफेसर फेंग गाओ ने किया है।

कार्बन आधारित सामग्रियों से बने कार्बनिक सौर कोशिकाएं, अन्य सौर सेल प्रौद्योगिकियों की तुलना में अद्वितीय फायदे पेश करती हैं। उदाहरण के लिए, उन्हें कम लागत वाली प्रिंटिंग तकनीकों के माध्यम से निर्मित किया जा सकता है, और उन्हें चुनिंदा रंगों के साथ अर्ध-पारदर्शी बनाया जा सकता है, जिसका उपयोग एकीकरण के निर्माण में वास्तुशिल्प रूप से किया जा सकता है। उनकी लचीलापन और कम वजन उन्हें चीजों के अनुप्रयोगों के इंटरनेट के लिए सेंसर को सशक्त बनाने के लिए सही बनाता है।

कार्बनिक सौर कोशिकाओं के विकास का सामना करने वाली एक महत्वपूर्ण चुनौती यह है कि उनके पास आमतौर पर बड़ी ऊर्जा हानि होती है।

बायोमेलिक्यूलर के डिवीजन के सहयोगी प्रोफेसर फेंग गाओ कहते हैं, "हमने जैविक सौर कोशिकाओं में ऊर्जा हानि को कम करने के लिए कुछ तर्कसंगत डिजाइन नियम तैयार किए हैं। इन नियमों के बाद, हम कम ऊर्जा हानियों और उच्च शक्ति रूपांतरण प्रभावशीलताओं के साथ कई उदाहरण प्रस्तुत करते हैं।" लिंकोपिंग विश्वविद्यालय में कार्बनिक इलेक्ट्रॉनिक्स।

कुछ नियमों को चुनौती देने वाले डिजाइन नियम, प्रकृति सामग्री पत्रिका में एक लेख में प्रकाशित किए गए हैं।

इन डिजाइन नियमों का उपयोग करके, कार्बनिक सौर कोशिकाएं बिजली रूपांतरण क्षमता के संबंध में अपने प्रतिस्पर्धियों के साथ पकड़ने का वादा करती हैं, जो कि बिजली में परिवर्तित होने वाले सूर्य के विकिरण में ऊर्जा के अंश को मापती है। सौर कोशिकाओं में प्राप्त होने वाली सूर्य की ऊर्जा के अंश के लिए सैद्धांतिक सीमा लगभग 33% है। सिलिकॉन आधारित सौर कोशिकाओं के साथ प्रयोगशाला प्रयोगों ने सर्वोत्तम रूप से 25% हासिल किया है। शोधकर्ताओं ने अब तक विश्वास किया है कि कार्बनिक सौर कोशिकाओं की सीमा कम है।

"लेकिन अब हम जानते हैं कि कोई फर्क नहीं पड़ता - सैद्धांतिक सीमा सिलिकॉन, पेरोव्स्काइट्स या पॉलिमर से निर्मित सौर कोशिकाओं के लिए समान है," बायोमेलिक्यूलर और कार्बनिक इलेक्ट्रॉनिक्स, लिंकोपिंग विश्वविद्यालय के प्रोफेसर ओले इंगानस कहते हैं।

जब सौर कोशिका में अर्धचालक बहुलक द्वारा सूर्य से फोटोन अवशोषित होते हैं, दाता सामग्री में इलेक्ट्रॉनों को उत्साहित राज्य में उठाया जाता है, और जमीन राज्य में छेद बनते हैं जिनके लिए इलेक्ट्रॉन आकर्षित होते हैं। इन बाध्य इलेक्ट्रॉनों और छेद को अलग करने के लिए, एक स्वीकार्य सामग्री जोड़ा जाता है। हालांकि, इस स्वीकार्य सामग्री के परिणामस्वरूप आमतौर पर अतिरिक्त ऊर्जा हानि होती है, एक मुद्दा जिसने कार्बनिक सौर सेल समुदाय को दो दशकों से अधिक समय तक परेशान किया है।

प्रकृति सामग्री में आलेख अत्यधिक कुशल कार्बनिक सौर कोशिकाओं के लिए ऊर्जा हानि को कम करने के लिए दो मौलिक नियम प्रस्तुत करता है: - दाता और स्वीकार्य घटकों के बीच ऊर्जा ऑफसेट को कम करें। - सुनिश्चित करें कि मिश्रण में कम-अंतराल घटक में उच्च फोटोल्यूमिनेन्स है।

अमेरिका, चीन और यूरोप के सात शोध संस्थानों के शोधकर्ताओं ने एक दर्जन विभिन्न सामग्रियों का उत्पादन किया है, जिनमें से कुछ पहले रिपोर्ट किए गए हैं और अन्य पूरी तरह से नए हैं। उन्होंने इन्हें यह दिखाने के लिए उपयोग किया है कि नया सिद्धांत प्रायोगिक परिणामों से सहमत है, भले ही यह पहले से माना गया था कि कुछ हद तक असंगत है।

फेंग गाओ के अलावा, इंपीरियल कॉलेज लंदन के आर्टिम ए Bakulin और जॉर्जिया इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी से Veaceslav Coropceanu भी लेख के लेखकों के अनुरूप हैं। अनुसंधान स्वीडन, यूरोपीय संघ, अमेरिका और चीन के स्रोतों से अनुदान द्वारा वित्त पोषित किया गया है, और लिंकोपिंग विश्वविद्यालय में उन्नत कार्यात्मक सामग्रियों, एएफएम में रणनीतिक पहल के ढांचे के भीतर भी किया गया है।

स्रोत: दैनिक महसूस करें