अभ्यास कादंबरी ऑल-पेरोव्स्काईट टँडमचे वर्णन करतो सौर विद्युत उर्जा निर्माण करण्यासाठी सूर्याच्या ऊर्जेचा वापर करण्यासाठी स्वस्त आणि अधिक कार्यक्षम मार्ग प्रदान करण्याची क्षमता असलेल्या सेलमध्ये
च्या नूतनीकरणीय स्त्रोतावर आमचा अवलंबून आहे ऊर्जा कोळसा, तेल, वायू यांसारख्या जीवाश्म इंधनांचा मानवजातीवर आणि पर्यावरणावर प्रचंड नकारात्मक परिणाम झाला आहे. जीवाश्म इंधन जाळल्याने ग्रीनहाऊस इफेक्ट वाढतो आणि ग्लोबल वार्मिंगला कारणीभूत ठरते, निवासस्थान नष्ट होते, हवा, पाणी आणि जमीन प्रदूषण होते आणि सार्वजनिक आरोग्यावर परिणाम होतो. शाश्वत तंत्रज्ञान तयार करण्याची तातडीची गरज आहे जी मदत करू शकते शक्ती जग स्वच्छ ऊर्जा वापरत आहे. सौर उर्जा तंत्रज्ञान ही अशी एक पद्धत आहे ज्यामध्ये सूर्याच्या प्रकाशाचा उपयोग करण्याची क्षमता आहे - उर्जेचा सर्वात मुबलक अक्षय स्रोत - आणि त्याचे विद्युत उर्जेमध्ये किंवा उर्जेमध्ये रूपांतर करणे. चे फायदेशीर घटक सौर मानवाला आणि पर्यावरणाच्या फायद्याच्या दृष्टीने उर्जेचा वापर वाढविण्यात महत्त्वाची भूमिका बजावली आहे सौर उर्जा
सिलिकॉन ही सामान्यतः तयार करण्यासाठी वापरली जाणारी सामग्री आहे सौर पेशी सौरपत्रे जे आज बाजारात उपलब्ध आहेत. च्या फोटोव्होल्टेइक प्रक्रिया सौर पेशी कोणत्याही इंधनाचा अतिरिक्त वापर न करता सूर्यप्रकाशाचे विजेमध्ये रूपांतर करू शकतात. सिलिकॉनची रचना आणि कार्यक्षमता सौर उत्पादन आणि तंत्रज्ञानातील प्रगतीमुळे अनेक दशकांमध्ये पॅनेलमध्ये लक्षणीय सुधारणा झाली आहे. a ची फोटोव्होल्टेइक कार्यक्षमता सौर सेलची व्याख्या ऊर्जेचा भाग म्हणून केली जाते जी सूर्यप्रकाशाच्या स्वरूपात असते आणि ज्याचे विजेमध्ये रूपांतर करता येते. फोटोव्होल्टेइक कार्यक्षमता आणि एकूण खर्च हे दोन मुख्य मर्यादित घटक आहेत सौर आज पटल.
सिलिकॉन व्यतिरिक्त सौर पेशी, टँडम सौर पेशी देखील उपलब्ध आहेत ज्यामध्ये विशिष्ट पेशी वापरल्या जातात ज्या सूर्याच्या स्पेक्ट्रमच्या प्रत्येक विभागासाठी अनुकूल केल्या जातात ज्यामुळे एकूण कार्यक्षमतेत वाढ होते. पेरोव्स्काईट्स नावाची सामग्री सूर्यप्रकाशातील उच्च-ऊर्जेचे निळे फोटॉन म्हणजेच सूर्याच्या स्पेक्ट्रमचा आणखी एक भाग शोषून घेण्यासाठी सिलिकॉनपेक्षा चांगली मानली जाते. पेरोव्स्काईट्स हे पॉलीक्रिस्टलाइन मटेरियल आहेत (सामान्यत: मेथिलॅमोनियम लीड ट्रायहलाइड (CH3NH3PbX3, जेथे X आयोडीन, ब्रोमिन किंवा क्लोरीन अणू आहे) पेरोव्स्काइट्स सूर्यप्रकाश शोषून घेणाऱ्या थरांमध्ये प्रक्रिया करणे सोपे आहे. पूर्वीच्या अभ्यासात सिलिकॉन आणि पेरोव्स्काईट्स एकत्रितपणे सौर पेशींमध्ये सिलिकॉन पेशी असतात. शीर्ष जे पेरोव्स्काईट पेशींसह पिवळे, लाल आणि जवळचे इन्फ्रारेड फोटॉन शोषून घेतात त्यामुळे शक्तीचे उत्पादन जवळजवळ दुप्पट होते.
मध्ये प्रकाशित झालेल्या नवीन अभ्यासात विज्ञान 3 मे रोजी संशोधकांनी प्रथमच सर्व पेरोव्स्काईट्स टँडम सोलर सेल विकसित केले आहेत जे 25 टक्क्यांपर्यंत कार्यक्षमता देतात. या सामग्रीला लीड-टिन मिश्रित लो-बँड गॅप पेरोव्स्काइट फिल्म (FASnI3)0.6 MAPbI3)0.4 म्हणतात; फॉर्ममिडीनियमसाठी एफए आणि मेथिलॅमोनियमसाठी एमए). टिनला हवेतील ऑक्सिजनशी प्रतिक्रिया देऊन क्रिस्टलीय जाळीमध्ये दोष निर्माण करण्याचा तोटा आहे ज्यामुळे विद्युत चार्जच्या हालचालीमध्ये व्यत्यय येऊ शकतो. सौर सेल ज्यामुळे सेलची कार्यक्षमता मर्यादित होते. पेरोव्स्काईटमधील कथील ऑक्सिजनशी प्रतिक्रिया करण्यापासून रोखण्याचा एक मार्ग संशोधकांना सापडला. लीड-टिन मिश्रित लो-बँड गॅप पेरोव्स्काईट फिल्म्सच्या स्ट्रक्चरल आणि ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक गुणधर्मांमध्ये लक्षणीय सुधारणा करण्यासाठी त्यांनी ग्वानिडिनियम थायोसायनेट नावाचे रासायनिक संयुग वापरले. ग्वानिडिनियम थायोसायनेट हे संयुग पेरोव्स्काईट स्फटिकांना कोट करते सौर शोषून घेणारी फिल्म त्यामुळे ऑक्सिजनला आत जाण्यापासून रोखते. हे थेट सौर सेलची कार्यक्षमता 18 ते 20 टक्क्यांपर्यंत वाढवते. तसेच, जेव्हा ही नवीन सामग्री पारंपारिकरित्या वापरल्या जाणाऱ्या उच्च-शोषक शीर्ष पेरोव्स्काईट लेयरसह एकत्र केली गेली तेव्हा कार्यक्षमता आणखी 25 टक्क्यांपर्यंत वाढली.
सध्याच्या अभ्यासात सर्व पेरोव्स्काईट पातळ-फिल्म वापरून प्रथमच टँडम सोलर सेलच्या डिझाइनचे वर्णन केले आहे आणि हे तंत्रज्ञान एक दिवस सौर पेशींमध्ये सिलिकॉनची जागा घेऊ शकते. नवीन सामग्री उच्च दर्जाची आहे, स्वस्त आहे आणि त्याची निर्मिती सोपी आहे, तर सिलिकॉन आणि सिलिकॉन-पेरोव्स्काईट्स टँडम सेलच्या तुलनेत किंमत कमी आहे. सिलिकॉनच्या तुलनेत पेरोव्स्काईट्स ही मानवनिर्मित सामग्री आहे आणि पेरोव्स्काईट्सवर आधारित सौर पॅनेल लवचिक, हलके आणि अर्ध-पारदर्शी आहेत. जरी वर्तमान सामग्रीला सिलिकॉन-पेरोव्स्काईट तंत्रज्ञानाच्या कार्यक्षमतेला मागे टाकण्यास थोडा वेळ लागेल. तरीही, पेरोव्स्काईट-आधारित पॉलीक्रिस्टलाइन फिल्म्समध्ये टँडम सोलर सेल डिझाइन करण्याची क्षमता आहे जी इतर घटकांना अडथळा न ठेवता 30 टक्क्यांपर्यंत कार्यक्षमता देऊ शकतात. पर्यावरणावरील प्रभाव कमी करण्यासाठी सामग्री मजबूत, अधिक स्थिर आणि पुनर्वापर करण्यायोग्य बनवण्यासाठी पुढील अभ्यास आवश्यक आहेत. सौर ऊर्जा क्षेत्र हे सर्वात वेगाने वाढणारे क्षेत्र आहे आणि स्वच्छ ऊर्जेसाठी एक आशादायक पर्याय शोधणे हे अंतिम ध्येय आहे.
***
{उद्धृत स्रोतांच्या सूचीमध्ये खाली दिलेल्या DOI लिंकवर क्लिक करून तुम्ही मूळ शोधनिबंध वाचू शकता}
स्त्रोत
टोंग जे. आणि इतर. Sn-Pb perovskites मधील 2019 वाहक जीवनकाल >1 μs कार्यक्षम ऑल-पेरोव्स्काईट टँडम सोलर सेल सक्षम करतात. विज्ञान, ३६४ (६४३९). https://doi.org/10.1126/science.aav7911
