ماخذ: oist.jp
اوکیناوا انسٹی ٹیوٹ آف سائنس اینڈ ٹکنالوجی گریجویٹ یونیورسٹی (او آئی ایس ٹی) کے محققین نے اعلی کارکردگی اور اچھی استحکام کے ساتھ اگلی نسل کے شمسی ماڈیول بنائے ہیں۔ پیرووسکائٹس نامی ایک قسم کے مواد کا استعمال کرتے ہوئے یہ شمسی ماڈیول 2000 گھنٹے سے زیادہ کی اعلی کارکردگی برقرار رکھ سکتے ہیں۔ نیچر انرجی کے معروف جریدے میں 20 ویں جولائی 2020 کو ان کے نتائج نے تجارتی ہونے کے امکانات روشن کیے ہیں۔
پیرووسکیٹس میں شمسی توانائی کی صنعت میں انقلاب لانے کی صلاحیت موجود ہے۔ لچکدار اور ہلکا پھلکا ، وہ اس وقت مارکیٹ میں غلبہ پانے والے بھاری اور سخت سلکان پر مبنی خلیوں سے کہیں زیادہ استعداد کا وعدہ کرتے ہیں۔ لیکن سائنس دانوں کو پیروسکائٹس کا تجارتی بنانے سے پہلے کچھ بڑی رکاوٹوں کو دور کرنا ہوگا۔
او آئی ایس ٹی کے سربراہ پروفیسر یابنگ کیوئ نے کہا ، "یہاں تین شرائط ہیں جن پر پیروسکائٹس کو پورا کرنا ضروری ہے: انہیں پیداوار کے ل cheap سستے ، انتہائی موثر اور لمبی عمر کا ہونا چاہئے۔"توانائی کے مواد اور سطح کی سائنس کا یونٹ، جس نے اس تحقیق کی رہنمائی کی۔
پیرووسکائٹ شمسی سیل کا ایک مظاہرہ
پیرووسائٹ سولر سیل بنانے کی لاگت کم ہے ، کیوں کہ سستے کچے مواد پر عملدرآمد کے لئے تھوڑی توانائی کی ضرورت ہوتی ہے۔ اور صرف ایک دہائی کے دوران ، سائنس دانوں نے بہتر بنانے میں بہت بڑی پیشرفت کی ہے کہ کس طرح مؤثر طریقے سے پیرووسکائٹ شمسی خلیات نے سورج کی روشنی کو بجلی میں تبدیل کیا ہے ، جس کی کارکردگی کی سطح اب سلکان پر مبنی خلیوں کے مقابلے کی ہے۔
تاہم ، ایک بار چھوٹے شمسی خلیوں سے لے کر بڑے شمسی ماڈیولز تک بڑھا دیا گیا ، پیرووسکائٹس پلممیٹ کی کارکردگی کی سطح۔ یہ پریشانی کا باعث ہے کیوں کہ شمسی پینل کی لمبائی میں کئی فٹ لمبائی کے مطابق تجارتی شمسی ٹیکنالوجی کو موثر رہنے کی ضرورت ہے۔
“اسکیلنگ اپ بہت مطالبہ ہے؛ اس مطالعے کے شریک مصنف ڈاکٹر لوئس اونو نے واضح کیا کہ ، مواد میں کسی قسم کی خرابیاں زیادہ واضح ہوجاتی ہیں تاکہ آپ کو اعلی معیار کے مواد اور بہتر گھڑنے والی تکنیک کی ضرورت ہو۔
(بائیں) او آئی ایس ٹی انرجی میٹریلز اینڈ سرفیس سائنسز یونٹ شمسی خلیوں اور مختلف سائز کے ماڈیولز کے ساتھ کام کرتا ہے۔ (دائیں) اس تحقیق میں ، سائنسدانوں نے 5 سینٹی میٹر x 5 سینٹی میٹر شمسی ماڈیولز کے ساتھ کام کیا۔
پیرووسکیٹس کا عدم استحکام ایک سخت تحقیقات کے تحت ایک اور اہم مسئلہ ہے۔ تجارتی شمسی خلیوں کو کئی سالوں کے آپریشن کو برداشت کرنے کے قابل ہونے کی ضرورت ہے لیکن فی الحال پیرووسکائٹ شمسی خلیوں کو تیزی سے ہٹایا جاتا ہے۔
تہوں کی تعمیر
پروفیسر کیوئ کی ٹیم ، جس کی حمایت OIS ٹکنالوجی ڈویلپمنٹ اینڈ انوویشن سینٹر کے پروف آف تصور پروگرام کے ذریعہ حاصل ہے ، نے ایک نئے نقطہ نظر کا استعمال کرتے ہوئے استحکام اور کارکردگی کے ان امور کو حل کیا۔ پیرووسکیٹ شمسی آلات متعدد تہوں پر مشتمل ہیں - ہر ایک مخصوص کام کے ساتھ۔ انہوں نے صرف ایک پرت پر توجہ دینے کے بجائے ، اس نے آلے کی مجموعی کارکردگی اور اس پر غور کیا کہ پرتیں ایک دوسرے کے ساتھ کس طرح عمل کرتی ہیں۔
فعال پیرووسکیٹ پرت ، جو سورج کی روشنی کو جذب کرتی ہے ، اس آلے کے بیچ میں ہے ، دوسری تہوں کے درمیان سینڈویچ ہوئی ہے۔ جب روشنی کے فوٹوون پیرووسکائٹ پرت پر حملہ کرتے ہیں تو ، منفی چارج شدہ الیکٹران اس توانائی کو مضبوط بناتے ہیں اور "کود" کو اعلی توانائی کی سطح پر لے جاتے ہیں ، جہاں الیکٹران ہوا کرتا تھا ، مثبت چارج والے "سوراخ" کو پیچھے چھوڑ دیتے ہیں۔ پھر یہ چارجز مخالف سمتوں میں فعال پرت کے اوپر اور نیچے الیکٹران اور ہول ٹرانسپورٹ پرتوں میں موڑ جاتے ہیں۔ اس سے بجلی کا چارج - یا بجلی پیدا ہوتی ہے جو شمسی آلہ کو الیکٹروڈ کے ذریعے چھوڑ سکتا ہے۔ ڈیوائس کو حفاظتی پرت سے بھی لگایا جاتا ہے جو انحطاط کو کم کرتا ہے اور زہریلے کیمیکلز کو ماحول میں آنے سے روکتا ہے۔
پیرووسکیٹ شمسی خلیات اور ماڈیول بہت ساری پرتوں پر مشتمل ہوتے ہیں ، جن میں سے ہر ایک کا ایک خاص کام ہوتا ہے۔ سائنسدانوں نے سنتری میں اجاگر پرتوں کو شامل یا ترمیم کیا۔
مطالعہ میں ، سائنس دانوں نے شمسی ماڈیولز کے ساتھ کام کیا جو 22.4 سینٹی میٹر 2 تھے۔
سائنسدانوں نے پہلے دو تہوں کے مابین ای ڈی ٹی اےک نامی کیمیکل شامل کرکے پیروسکائٹ ایکٹو پرت اور الیکٹران ٹرانسپورٹ پرت کے مابین انٹرفیس کو بہتر بنایا۔ انھوں نے پایا کہ ای ڈی ٹی اے سی نے ٹن آکسائڈ الیکٹران ٹرانسپورٹ پرت کو پیرووسکائٹ فعال پرت کے ساتھ رد عمل ظاہر کرنے سے روکا ، شمسی ماڈیول کی استحکام میں اضافہ کیا۔
ای ڈی ٹاک نے پیرووسکائٹ شمسی ماڈیول کی کارکردگی کو بھی دو مختلف طریقوں سے بہتر بنایا ہے۔ او .ل ، ای ڈی ٹاک میں پوٹاشیم فعال پیرووسکائٹ پرت میں چلا گیا اور پیرووسکائٹ سطح پر "شفا بخش" چھوٹے چھوٹے نقائص بن گئے۔ اس سے ان نقائص کو حرکت پذیر الیکٹرانوں اور سوراخوں کو پھنسانے سے روک دیا گیا ، جس سے مزید بجلی پیدا کی جاسکتی ہے۔ ایڈٹاک نے ٹن آکسائڈ الیکٹران ٹرانسپورٹ پرت کی کوندکٹو خصوصیات میں اضافہ کرکے کارکردگی کو بھی بڑھایا ، جس سے پیرووسکیٹ پرت سے الیکٹرانوں کو جمع کرنا آسان ہوجاتا ہے۔
سائنسدانوں نے پیرووسکائٹ ایکٹو پرت اور ہول ٹرانسپورٹ پرت کے مابین انٹرفیس میں اسی طرح کی بہتری کی۔ اس بار ، انہوں نے تہوں کے مابین ای اے ایم اے نامی پیروسکائٹ کی ایک قسم شامل کی ، جس سے سوراخ کی نقل و حمل کی پرت کو سوراخ موصول ہونے کی صلاحیت میں اضافہ ہوا۔
EAMA علاج شدہ آلہ نمی اور درجہ حرارت کے ٹیسٹ کے تحت بہتر استحکام بھی دکھایا۔ اس کی وجہ یہ تھی کہ ای ایم اے نے پیرو پروسائٹ ایکٹو پرت کی سطح کے ساتھ کس طرح بات چیت کی ، جو کرسٹل اناج کا ایک موزیک ہے۔ EMA کے بغیر شمسی آلات میں ، سائنسدانوں نے دیکھا کہ فعال پرت کی سطح پر دراڑیں پڑتی ہیں ، جو اناج کے درمیان حدود سے شروع ہوتی ہیں۔ جب سائنس دانوں نے EMA کو شامل کیا تو ، انہوں نے مشاہدہ کیا کہ اضافی پیرووسکیٹ مواد نے اناج کی حدود کو بھر دیا ہے اور نمی کو داخل ہونے سے روک دیا ہے ، جس سے ان دراڑوں کو تشکیل دینے سے روکا جاتا ہے۔
اس ٹیم نے پی ایچ 3 ٹی نامی پولیمر کی تھوڑی مقدار میں ملا کر بھی سوراخ کی نقل و حمل کی پرت میں خود ترمیم کی۔ اس پالیمر نے پانی کو روکنے والی خصوصیات کے ساتھ پرت فراہم کرکے نمی کے خلاف مزاحمت کو فروغ دیا۔
پولیمر نے ایک بڑے مسئلے کو بھی حل کیا جو اس سے پہلے طویل مدتی استحکام میں بہتری میں رکاوٹ ہے۔ پیرووسکائٹ شمسی ماڈیول کے اوپری حصے پر الیکٹروڈ سونے کی پتلی سٹرپس سے تشکیل پاتا ہے۔ لیکن وقت گزرنے کے ساتھ ، سونے کے چھوٹے ذرات الیکٹروڈ سے سوراخ کی نقل و حمل کی پرت کے ذریعے اور فعال پیرووسکیٹ پرت میں منتقل ہوجاتے ہیں۔ یہ ناقابل تلافی آلہ کی کارکردگی کو متاثر کرتا ہے۔
جب محققین نے پی ایچ 3 ٹی کو شامل کیا تو ، انھوں نے پایا کہ سونے کے ذرات زیادہ آہستہ آہستہ آلہ میں منتقل ہوگئے جس نے ماڈیول کی عمر میں نمایاں اضافہ کیا۔
ان کی آخری بہتری کے لئے ، سائنس دانوں نے شمسی ماڈیول کو حفاظتی کوٹنگ فراہم کرنے کے لئے شیشے کے علاوہ پولیمر ، پیریلین کی ایک پتلی پرت بھی شامل کی۔ اس اضافی تحفظ کے ساتھ ، شمسی ماڈیولز نے اپنی ابتدائی کارکردگی کا تقریبا{ 86٪ برقرار رکھا ، یہاں تک کہ 2000 گھنٹے مستقل روشنی کے بعد بھی۔
نیشنل انسٹی ٹیوٹ آف ایڈوانسڈ انڈسٹریل سائنس اینڈ ٹکنالوجی (اے آئی ایس ٹی) میں ڈاکٹر سید کزاؤئی کے ساتھ تعاون میں ، OIS ٹیم نے بہتر شمسی ماڈیولز کا تجربہ کیا اور اس کی کارکردگی 16.6٪ حاصل کی - جو اس سائز کے شمسی ماڈیول کی انتہائی اعلی کارکردگی ہے۔ محققین کا مقصد ہے کہ ان ترمیم کو بڑے شمسی ماڈیولز پر انجام دیں ، جو مستقبل میں بڑے پیمانے پر ، تجارتی شمسی ٹیکنالوجی کی ترقی کی راہ پر گامزن ہیں۔
