ماخذ: saudigazette.com.sa
جیسا کہ عالمی پائیداری اور صاف توانائی کے میگاٹرینڈز اثر انداز ہوتے ہیں کہ ہم سیارے کے سبز مستقبل کی طرف توانائی کی حکمت عملی سے کیسے رجوع کرتے ہیں، ہوا اور شمسی توانائی جیسی قابل تجدید ٹیکنالوجیز تحقیق کے لئے توجہ کے اہم شعبے ہیں۔ شمسی ٹیکنالوجی کی جگہ میں پیرووسکیٹ شمسی خلیات (پی ایس سی) کے ابھرتے ہوئے میدان نے گزشتہ ڈیڑھ دہائی کے اندر مقبولیت حاصل کی ہے۔
تاہم، سلیکون شمسی خلیوں کے زیر اثر میدان میں، پیرووسکیٹ شمسی خلیوں کی نسبتا نئی ٹیکنالوجی کو اعلی بجلی کی تبدیلی کی کارکردگی (پی سی ایز) کی پیشکش کے علاوہ دو دیگر اہم ضروریات کو بھی کامیابی سے کمرشل ائز کرنے کے لئے پورا کرنا ہوگا: استحکام اور پیمائش۔
حال ہی میں شائع ہونے والے سائنس کے ایک مقالے میں جس کا عنوان ہے 'نم گرمی-مستحکم پیرووسکیٹ شمسی خلیات جس میں ٹیلورڈ ڈائمینشنلٹی 2ڈی/تھری ڈی ہیٹروجنکشنز ہیں'، کے اے یو ایس ٹی کے محققین نے پی ایس سی کے پہلے کامیاب فوٹو وولٹیک (پی وی) نم گرمی ٹیسٹ کے ذریعے ایک اہم سنگ میل کی اطلاع دی ہے۔
نم گرمی ٹیسٹ ایک تیز اور سخت ماحولیاتی عمر بڑھنے کا امتحان ہے جس کا مقصد شمسی پینلز کی اعلی نمی کی رسائی اور بلند درجہ حرارت کی طویل نمائش کو برداشت کرنے کی صلاحیت کا تعین کرنا ہے۔
یہ ٹیسٹ 85 فیصد نمی اور 85 ڈگری سینٹی گریڈ کے کنٹرول ماحول میں 1000 گھنٹے تک چلایا جاتا ہے۔ اس کا مقصد متعدد سالوں کی بیرونی نمائش کو نقل کرنا اور زوال اور ڈیلامینیشن جیسے عوامل کا جائزہ لینا ہے۔
ٹیسٹ کی سختی فوٹو وولٹیک (پی وی) ٹیکنالوجی کی کمرشلائزیشن کی ضروریات کے مطابق ہے جس کے لئے روایتی کرسٹل لائن سلیکون ماڈیولز کے لئے 25 سے 30 سال کی وارنٹی کا احاطہ کرنے کی ضرورت ہے۔ ٹیسٹ پاس کرنے کے لیے شمسی خلیہ کو اپنی ابتدائی کارکردگی کا 95 فیصد برقرار رکھنا ہوگا۔
اسٹیفان ڈی وولف کی کے اے یو ایس ٹی فوٹو وولٹیکس لیبارٹری میں پوسٹ ڈاکٹریٹ فیلو، پہلے مصنف اعظمی کی قیادت میں، ان کی تحقیق کو پیکیجنگ لیکیج کو روکنے کے لئے پی ایس سی میں ایک پائیدار کمزوری پر قابو پانا پڑا۔
تھری ڈی پیرووسکیٹ فلموں کی یہ کمزوری ہی ماحولیاتی ایجنٹوں کی ناپسندیدہ دراندازی کی اجازت دیتی ہے اور گرمی کے خلاف محدود لچک پیش کرتی ہے۔ کے اے یو ایس ٹی کے محققین نے جو حل تلاش کیا ہے وہ ہے انجینئرنگ اور 2ڈی پیرووسکیٹ پاسییشن پرتوں کا تعارف تاکہ بیک وقت پاور کنورژن کی کارکردگی اور لائف ٹائم پی ایس سی کو بڑھایا جاسکے۔
استحکام ضروری ہے کیونکہ پیرووسکیٹس حساس ہوتے ہیں۔ ایک پتلی فلم کوٹنگ کے عمل کے ذریعے ملازم, وہ بنیادی طور پر ایک نمک ہیں - تو پیرووسکیٹ شمسی خلیات نمی کی موجودگی سے بہت زیادہ متاثر ہوتے ہیں.
پیرووسکیٹس کی خصوصیت یہ ہے کہ یہ ایک پتلی فلمی ٹیکنالوجی ہے۔ جیسا کہ روایتی شمسی خلیوں کے معاملے میں ہوتا ہے، مخصوص اقسام کے مواد سے بنے دو روابط اب بھی درکار ہیں۔ ایک الیکٹرون جمع کرے گا اور دوسرے کا کام مثبت چارج شدہ 'سوراخ' جمع کرنا ہے - جو الیکٹرون کی عدم موجودگی کی نمائندگی کرتے ہیں۔
لیکن، سلیکون ویفرز کے برعکس، پیرووسکیٹس کو براہ راست شیشے کے سبسٹریٹ پر لیپ کیا جا سکتا ہے، پیش رو حل کا استعمال کرتے ہوئے۔ حل ایک سالوینٹ کے ساتھ بنایا جاتا ہے جو ٹھوس حالت میں کرسٹل ائز ہو جاتا ہے۔
ایک اہم فائدہ یہ ہے کہ پیش رو مواد مہنگی سہولیات اور 1000 ڈگری سے زیادہ توانائی پر مبنی ماحول کی ضرورت کے بغیر بنایا جا سکتا ہے، جو سلیکون جیسے زیادہ روایتی سیمی کنڈکٹرز کے لئے مخصوص ہے۔
"شمسی خلیات بنانے کا یہ ایک بہت آسان طریقہ ہے۔ اس کے علاوہ، اگرچہ آپٹو الیکٹرانک خصوصیات منفرد نہیں ہیں، وہ بہترین ہیں. وہ بہت اعلی معیار کے روایتی سیمی کنڈکٹرز کے برابر ہیں۔ یہ کافی قابل ذکر ہے،" پروفیسر ڈی وولف نے وضاحت کی۔
ترکیب میں تبدیلی کرکے، شمسی روشنی کے سپیکٹرم میں اسپیکٹرل حساسیت کو یو وی سے انفراریڈ تک ٹیون کرنا بھی ممکن ہے۔ یہ مخصوص ایپلی کیشنز کے لئے کافی پرکشش ہے۔
کارکردگی اور استحکام کے بعد بقیہ چیلنج اسکیلنگ ہے۔ زیادہ تر شمسی سیل ایپلی کیشنز یوٹیلٹی اسکیل سیکٹرز اور چھت پینلز پر مرکوز ہیں۔ اگرچہ سعودی عرب میں مؤخر الذکر نمایاں نہیں ہے لیکن مملکت میں جن بڑے منصوبوں پر عمل کیا گیا ہے ان میں صحرا میں بڑے پی وی شعبے شامل ہیں۔
ڈی وولف نے کہا کہ مارکیٹ سلیکون پر مبنی ہے اور یہ کم از کم اگلے 20 سال تک سلیکون پر مبنی رہے گی۔
لہذا کے اے یو ایس ٹی فوٹو وولٹیکس لیب بنیادی طور پر روایتی سلیکون اور پیرووسکیٹس دونوں کو جوڑنے والے زیادہ موثر "ٹینڈم" حل کو آگے بڑھانے کے لئے پیرووسکیٹ شمسی خلیوں کی کارکردگی کو بہتر بنانے پر مرکوز ہے، جہاں موجودہ نتائج اس طرح کے پیرووسکیٹ/ سلیکون ٹینڈم شمسی خلیوں کی قابل اعتمادی کو بڑھانے میں بہت مدد کریں گے۔
