पेरोव्स्काइट सौर कोशिकाओं का भविष्य थोड़ा उज्जवल चमकता है

यही वह जगह है जहां एक और, अपेक्षाकृत नया-से-विज्ञान, सामग्री आती है - धातु हलाइड पेरोसाइट।जब सौर सेल के केंद्र में घोंसला बनाया जाता है, तो यह क्रिस्टलीय संरचना प्रकाश को बिजली में भी परिवर्तित करती है, लेकिन सिलिकॉन की तुलना में बहुत कम लागत पर।इसके अलावा, पेरोसाइट-आधारित सौर कोशिकाओं को कठोर और अंग दोनों सब्सट्रेट का उपयोग करके गढ़ा जा सकता है, इसलिए सस्ता होने के साथ-साथ, वे अधिक हल्के वजन और लचीले हो सकते हैं।लेकिन, वास्तविक दुनिया की क्षमता रखने के लिए, इन प्रोटोटाइपों को आकार, दक्षता और जीवनकाल में वृद्धि करने की आवश्यकता है।

अब, में प्रकाशित एक नए अध्ययन में नैनो ऊर्जा, ओकिनावा इंस्टीट्यूट ऑफ साइंस एंड टेक्नोलॉजी ग्रेजुएट यूनिवर्सिटी (ओआईएसटी) में प्रोफेसर याबिंग क्यूई के नेतृत्व में एनर्जी मैटेरियल्स एंड सर्फेस साइंसेज यूनिट के शोधकर्ताओं ने प्रदर्शित किया है कि एक अलग तरीके से पेरोव्स्काइट्स के लिए आवश्यक कच्चे माल में से एक बनाना महत्वपूर्ण हो सकता है इन कोशिकाओं की सफलता

"FAPbI3 नामक पेरोव्स्काइट्स में एक आवश्यक क्रिस्टलीय पाउडर होता है, जो पेरोव्स्काइट की अवशोषक परत बनाता है," प्रमुख लेखकों में से एक, डॉ। गुओकिंग टोंग, यूनिट में पोस्टडॉक्टरल स्कॉलर ने समझाया।"पहले, इस परत को दो सामग्रियों - PbI2 और FAI को मिलाकर बनाया गया था। जो प्रतिक्रिया होती है वह FAPbI3 उत्पन्न करती है। लेकिन यह विधि परिपूर्ण से बहुत दूर है। अक्सर एक या दोनों मूल सामग्री के बचे हुए होते हैं, जो बाधा डाल सकते हैं सौर सेल की दक्षता।"

इसके आसपास जाने के लिए, शोधकर्ताओं ने अधिक सटीक पाउडर इंजीनियरिंग पद्धति का उपयोग करके क्रिस्टलीय पाउडर को संश्लेषित किया।उन्होंने अभी भी कच्चे माल में से एक-पीबीआई 2 का उपयोग किया - लेकिन इसमें अतिरिक्त कदम भी शामिल थे, जिसमें अन्य चीजों के अलावा, मिश्रण को 90 डिग्री सेल्सियस तक गर्म करना और किसी भी बचे हुए को सावधानीपूर्वक भंग करना और फ़िल्टर करना शामिल था।यह सुनिश्चित करता है कि परिणामी पाउडर उच्च गुणवत्ता और संरचनात्मक रूप से परिपूर्ण था।

इस पद्धति का एक अन्य लाभ यह था कि विभिन्न तापमानों में पेरोसाइट की स्थिरता में वृद्धि हुई।जब मूल प्रतिक्रिया से पेरोव्स्काइट की अवशोषक परत बनाई गई थी, तो यह उच्च तापमान पर स्थिर थी।हालांकि, कमरे के तापमान पर, यह भूरे से पीले रंग में बदल गया, जो प्रकाश को अवशोषित करने के लिए आदर्श नहीं था।संश्लेषित संस्करण कमरे के तापमान पर भी भूरा था।

अतीत में, शोधकर्ताओं ने 25% से अधिक दक्षता के साथ एक पेरोव्स्काइट-आधारित सौर सेल बनाया है, जो सिलिकॉन-आधारित सौर कोशिकाओं के बराबर है।लेकिन, इन नई सौर कोशिकाओं को प्रयोगशाला से आगे ले जाने के लिए, आकार में एक अपस्केल और दीर्घकालिक स्थिरता आवश्यक है।

"लैब-स्केल सोलर सेल छोटे होते हैं," प्रो. क्यूई ने कहा।"प्रत्येक कोशिका का आकार केवल 0.1 सेमी2 होता है। अधिकांश शोधकर्ता इन पर ध्यान केंद्रित करते हैं क्योंकि इन्हें बनाना आसान होता है। लेकिन, अनुप्रयोगों के संदर्भ में, हमें सौर मॉड्यूल की आवश्यकता होती है, जो बहुत बड़े होते हैं। सौर कोशिकाओं का जीवनकाल भी होता है कुछ ऐसा जो हमें ध्यान देने की आवश्यकता है। हालांकि पहले 25% दक्षता हासिल की जा चुकी है, जीवनकाल, कम से कम, कुछ हज़ार घंटे था। इसके बाद, सेल की दक्षता में गिरावट शुरू हो गई।"

संश्लेषित क्रिस्टलीय पेरोव्स्काइट पाउडर का उपयोग करते हुए, डॉ। टोंग, अनुसंधान इकाई तकनीशियन डॉ। डे-योंग सोन और प्रो। क्यूई की इकाई के अन्य वैज्ञानिकों के साथ, अपने सौर सेल में 23% से अधिक की रूपांतरण दक्षता हासिल की, लेकिन जीवनकाल इससे अधिक था 2000 घंटे।जब वे 5x5cm2 के सौर मॉड्यूल तक बढ़े, तब भी उन्होंने 14% से अधिक दक्षता हासिल की।प्रूफ-ऑफ-कॉन्सेप्ट के रूप में, उन्होंने एक उपकरण तैयार किया जो लिथियम आयन बैटरी चार्ज करने के लिए एक पेरोसाइट सौर मॉड्यूल का उपयोग करता था।

ये परिणाम कुशल और स्थिर पेरोसाइट-आधारित सौर कोशिकाओं और मॉड्यूल की दिशा में एक महत्वपूर्ण कदम का प्रतिनिधित्व करते हैं, जो एक दिन, प्रयोगशाला के बाहर उपयोग किए जा सकते हैं।"हमारा अगला कदम एक सौर मॉड्यूल बनाना है जो 15x15cm2 है और इसकी दक्षता 15% से अधिक है," डॉ टोंग ने कहा।"एक दिन मुझे उम्मीद है कि हम अपने सौर मॉड्यूल के साथ ओआईएसटी में एक इमारत को बिजली दे सकते हैं।"

इस काम को OIST टेक्नोलॉजी डेवलपमेंट एंड इनोवेशन सेंटर के प्रूफ-ऑफ-कॉन्सेप्ट प्रोग्राम द्वारा समर्थित किया गया था।