محققین پیرووسکائٹ سولر سیل کی کارکردگی کو زیادہ سے زیادہ کرنے کے لیے نینو پارٹیکل پیسٹ بناتے ہیں۔

ماخذ: www.wevolver.com

محققین نے ٹائٹینیم ڈائی آکسائیڈ اور گونج سلیکن نینو پارٹیکلز سے بنایا ہوا ایک پیسٹ تیار کیا جو شمسی خلیوں کی پیداوار کے عمل میں ایک اضافی پرت کا کام کرتا ہے۔ پیسٹ میں موجود Mie-resonant پارٹیکلز روشنی کی مقدار کو کنٹرول کرنا اور فوٹو کرنٹ کی پیداوار کو بڑھانا ممکن بناتے ہیں ، جس سے محققین کو شمسی خلیوں کی کارکردگی کو 21٪ تک لانے کی اجازت ملتی ہے۔ اہم بات یہ ہے کہ یہ تجربات halide (MAPbI3) پیرووسکائٹس پر کئے گئے ، جو کہ فوٹو وولٹیکس کے میدان میں سب سے زیادہ وسیع اور اچھی طرح مطالعہ کیے گئے ہیں۔

دستیاب مواد۔

ہالیڈ پیرووسکائٹس معاصر فوٹو وولٹیکس میں سب سے زیادہ امید افزا مواد ہیں ، تاہم ان میں ایک اہم کمی ہے: ان کی فوٹو ایکٹیو پرت صرف 300-600 نینو میٹر ہے۔ اس طرح کی پتلی پرتیں تمام آنے والی روشنی کو جذب نہیں کر سکتیں ، لیکن ایک ہی وقت میں انہیں زیادہ گاڑھا نہیں بنایا جا سکتا - پھر ، روشنی زیادہ فعال طور پر منتشر ہو کر توانائی کے نقصانات کا باعث بنتی ہے۔

پیرووسکائٹ پر مبنی شمسی خلیوں کی کارکردگی کو بڑھانے کے لیے دو میں سے ایک حکمت عملی استعمال کی جا سکتی ہے: چارج جمع کرنے میں بہتری یا روشنی کے جذب میں اضافہ۔ پہلی حکمت عملی میں زیادہ پیچیدہ پیرووسکائٹ کمپوزیشن استعمال کرنے اور اضافی مادے (عام طور پر ، نایاب دھاتیں) متعارف کروانے کے ساتھ ساتھ عام طور پر ڈھانچے کی پیچیدگی کو بڑھانے کی ضرورت ہوتی ہے۔ قدرتی طور پر ، اس سے پیداواری اخراجات میں اضافہ ہوتا ہے۔ آئی ٹی ایم او یونیورسٹی کے محققین نے ٹور ورگاٹا یونیورسٹی کے ساتھیوں کے ساتھ مل کر شمسی خلیوں کے اندر روشنی کی حراستی میں اضافہ کرکے اس مسئلے کو حل کیا۔ مزید یہ کہ ، ان کا حل سلیکن کا استعمال کرتا ہے ، جو فطرت میں سب سے زیادہ قابل رسائی عناصر میں سے ایک ہے۔

"ہم ریت سے سلیکن حاصل کرسکتے ہیں ، لہذا اس مواد کی تقریبا an نہ ختم ہونے والی فراہمی ہے۔ پیروسکائٹ ڈھانچے میں سلیکن کو متعارف کرانا ایک عجیب حل ہوتا ، لیکن اسے نینو پارٹیکل کے طور پر متعارف کرایا جاسکتا ہے۔ اس طرح کے ذرات نانوانٹینا کا کام کرتے ہیں - وہ روشنی پکڑتے ہیں اور یہ ان کے اندر گونجتا ہے۔ اور طویل روشنی فوٹو ایکٹیو پرت میں رہتی ہے ، اس میں سے زیادہ مواد جذب ہوتا ہے ، "ITMO کے سکول آف فزکس اینڈ انجینئرنگ کے پروفیسر نے وضاحت کی۔

عین مطابق حساب۔

چال یہ ہے کہ مخصوص سائز کے سلیکن نینو پارٹیکلز Mie-resonant ہیں۔ اس اثر کی بدولت ، نینو پارٹیکلز روشنی کے جذب اور اچانک تابکاری سمیت مختلف آپٹیکل مظاہر کو بڑھا سکتے ہیں۔ دوسرے الفاظ میں ، وہ نانوانٹینا کے طور پر کام کرتے ہیں۔ تاہم ، اس پراپرٹی کو استعمال کرنے کے لیے ، محققین کو سنجیدہ نظریاتی حساب کتاب کرنا پڑا اور ایک ایسا ماڈل بنانا پڑا جو کہ تمام تہوں اور نینو پارٹیکلز کی الیکٹرو فزیکل اور آپٹیکل پراپرٹیز کا محاسبہ کرے جب وہ بیرونی تابکاری اور وولٹیج کا شکار ہوں۔

پروجیکٹ کا دوسرا اہم اور پیچیدہ کام تیار شدہ پیسٹ کے لیے بہترین مقام کی نشاندہی کرنا تھا۔ شمسی خلیے اسپن کوٹنگ کے طریقہ کار کا استعمال کرتے ہوئے تیار کیے جاتے ہیں ، جب مائع تہوں کو ایک دوسرے پر ترتیب وار لگایا جاتا ہے۔ اس سے کنٹرول کی مختلف موٹائی اور حراستی کی پتلی فلمیں بنانا ممکن ہوتا ہے۔ مزید یہ کہ اس طرح کی پیداوار کے دوران عملی طور پر کوئی اضافی مواد اور مادے فلموں میں شامل کیے جا سکتے ہیں۔

"مائع طریقوں سے ہم کسی حل میں خشک نینو پارٹیکلز کی مقدار کو آسانی سے تقسیم کرسکتے ہیں۔ ہمیں یہ فیصلہ کرنا تھا کہ ہمیں Mie-resonant particles کو کس پرت میں رکھنا چاہیے۔ اگر پیروسکائٹ پرت میں ڈال دیا جائے تو وہ اس کے فوٹو ایکٹیو علاقوں کو نقصان پہنچائیں گے۔ اگر انہیں ٹرانسپورٹ کی اوپری پرت میں ڈالنا ہوتا تو روشنی زیادہ تر اس وقت جذب ہو جاتی جب وہ نینو پارٹیکلز کے نیچے ان تمام پرتوں کے ذریعے پہنچ جاتا۔ اسی لیے ہم نے پیرووسکائٹ کے بعد نینو پارٹیکلز کو اگلی پرت میں رکھا - اس طرح وہ روشنی کے منبع کے قریب ہوتے ہیں اور اینٹینا کے طور پر زیادہ مؤثر طریقے سے کام کرتے ہیں۔ انجینئرنگ

ایک سادہ ٹیکنالوجی۔

تیار کردہ پیسٹ لگانا آسان ہے اور کسی بھی ساخت اور ترتیب کے شمسی خلیوں کے ساتھ استعمال کیا جا سکتا ہے۔ ایک ہی وقت میں ، پیداوار کے عمل میں کوئی اضافی پیچیدگیاں نہیں ہیں ، جبکہ نتیجے میں آنے والے آلات کی قیمت میں صرف 0.3 فیصد اضافہ ہوتا ہے۔

"پیسٹ آسانی سے دوسرے طریقوں سے لگایا جا سکتا ہے ، نہ صرف اسپن کوٹنگ کے ساتھ۔ یہ ایک خام آفاقی مصنوع ہے جسے دیگر قسم کے شمسی خلیوں کے ساتھ ساتھ مختلف آلات کی پیداوار میں بھی استعمال کیا جا سکتا ہے۔ اس طرح کی پیداوار ماحول دوست بھی ہے ، کیونکہ ہم کوئی نایاب مواد استعمال نہیں کرتے ہیں۔ اس کے نتیجے میں ، ہم نے کافی تکنیکی حل تیار کیا ہے اور ہمیں یقین ہے کہ یہ مصنوعات عالمی سطح پر قابل اطلاق اور مطلوبہ ہو گی۔