পেরোভস্কাইট সোলার সেল স্পেস-গ্রেড তাপমাত্রার চরমতা সহ্য করে

মহাকাশে সৌর রাখার সমস্যা

নিম্ন পৃথ্বী কক্ষে সোলার প্যানেলগুলি সহিংস তাপমাত্রার তরঙ্গ অনুভব করে যা কোনও স্থল-ভিত্তিক ইনস্টলেশন কখনো মুখোমুখি হয় না। তারা প্রতি 90 মিনিটে সূর্যের জ্বলন্ত তাপ থেকে পৃথ্বীর ছায়া পর্যন্ত চক্র করে। তাপমাত্রা দ্রুত -80°C থেকে +80°C পর্যন্ত দুলতে পারে, যা প্রচলিত সোলার সেল উপাদানগুলিকে মাটিতে যা কিছু সম্মুখীন হয় তার চেয়ে অনেক দ্রুত অবনতির কারণ হওয়া যান্ত্রিক চাপ তৈরি করে।

পেরোভস্কাইট সোলার সেলের জন্য—ফটোভোল্টাইক উপকরণের একটি শ্রেণী যা উচ্চ দক্ষতা এবং কম উৎপাদন খরচের কারণে বিশাল গবেষণা আগ্রহ আকর্ষণ করেছে—এই তাপীয় অস্থিরতা একটি গুরুতর বাধা হয়ে উঠেছে। এখন, Ludwig-Maximilians-Universität München থেকে গবেষকদের একটি দল এটির চারপাশে ইঞ্জিনিয়ারিং করার একটি উপায় খুঁজে পেয়েছে, একটি পেরোভস্কাইট সোলার সেল তৈরি করেছে যা শুধুমাত্র অনুকরণীয় মহাকাশ অবস্থার শাস্তি সহ্য করে না বরং 26% বিদ্যুৎ রূপান্তর দক্ষতার সাথে উত্থিত হয়।

শস্য সীমানা: দুর্বল লিঙ্ক

পেরোভস্কাইট সোলার সেলগুলি তাপীয় চাপের অধীনে কোথায় ব্যর্থ হয় তা বোঝা এই অগ্রগতি ব্যাখ্যা করার জন্য গুরুত্বপূর্ণ। এই সেলগুলিতে পেরোভস্কাইট স্তর সূক্ষ্ম স্ফটিক শস্য থেকে তৈরি, এবং সেই শস্যগুলির মধ্যে সীমানাগুলি যান্ত্রিকভাবে দুর্বল। সেলকে গরম এবং ঠান্ডা করা হলে, পেরোভস্কাইট উপাদান এবং নীচের কাচের সাবস্ট্রেট বিভিন্ন হারে সম্প্রসারিত এবং সংকুচিত হয়। এই অসামঞ্জস্য শস্যের সীমানায় এবং পেরোভস্কাইট ফিল্ম ও নীচের কাচের মধ্যে ইন্টারফেসে চাপ কেন্দ্রীভূত করে।

বারবার তাপীয় চক্রায়ন মাইক্রোক্র্যাক প্রসারিত করে, ত্রুটি সংগ্রহ করে এবং কর্মক্ষমতা হ্রাস করে। LMU দল উভয় দুর্বল স্থানে একযোগে আক্রমণ করেছে। ফিল্ম গঠনের সময়, তারা আলফা-লিপোইক অ্যাসিড অন্তর্ভুক্ত করেছে, একটি যৌগ যা শস্যের সীমানায় বহুবিদায় করে যখন ফিল্ম তৈরি হয়, নমনীয় আণবিক স্টিলেবাজি দিয়ে স্ফটিক নেটওয়ার্ক সেলাই করে।

সাবস্ট্রেটে ফিল্ম নোঙর করা

দ্বিতীয় হস্তক্ষেপ পেরোভস্কাইট স্তর এবং কাচের সাবস্ট্রেটের মধ্যে ইন্টারফেসকে সম্বোধন করেছে। গবেষকরা একটি সালফোনিয়াম-ভিত্তিক আণবিক ডেরিভেটিভ প্রয়োগ করেছেন যা সাবস্ট্রেট পৃষ্ঠে পেরোভস্কাইট ফিল্মকে রাসায়নিকভাবে নোঙর করে, একটি নোঙর জাল তৈরি করে যা স্তরগুলিকে তাপীয় সম্প্রসারণ এবং সংকোচনের সময় একটি ইউনিট হিসাবে একসাথে চলতে দেয়।

একসাথে, দুটি সংশোধন ঠীক যেখানে তাপীয় চাপ সবচেয়ে বেশি ক্ষতি করে সেখানে একটি শক্তিশালী কাঠামো তৈরি করে। পরীক্ষায়, কোষগুলিকে -80°C এবং +80°C এর মধ্যে 16টি চরম তাপীয় চক্রের সংস্পর্শ করানো হয়েছিল। শক্তিশালী কোষগুলি 16-চক্র পরীক্ষার পরে তাদের প্রাথমিক দক্ষতার প্রায় 84% বজায় রেখেছিল। বিদ্যুৎ রূপান্তর দক্ষতা 26% এ পৌঁছেছে—সোলার সেল উন্নয়নের অত্যন্ত প্রতিযোগিতামূলক ক্ষেত্রে একটি উল্লেখযোগ্য মার্জিন।

কেন এটি গুরুত্বপূর্ণ

মহাকাশ অ্যাপ্লিকেশন স্পষ্ট: হালকা, উচ্চ-দক্ষতা পেরোভস্কাইট সোলার কোষগুলি যা কক্ষীয় তাপীয় চক্রায়ন সহ্য করতে পারে উপগ্রহ শক্তি ব্যবস্থার জন্য পরিবর্তনকারী হবে। বর্তমান মহাকাশ-যোগ্য সোলার কোষগুলি প্রধানত বহু-জংশন গ্যালিয়াম আর্সেনাইড ডিজাইন যা অত্যন্ত দক্ষ কিন্তু উৎপাদনে ব্যয়বহুল। পেরোভস্কাইট কোষগুলি পৃথিবী-প্রচুর উপাদান থেকে অপেক্ষাকৃত কম-খরচ প্রক্রিয়া ব্যবহার করে তৈরি করা হয়।

মহাকাশ-ভিত্তিক অ্যাপ্লিকেশনগুলি প্রায়শই উপকরণ এবং প্রকৌশল পদ্ধতিগুলির জন্য প্রমাণ স্থল হিসাবে কাজ করে যা অবশেষে স্থলজাত পণ্যগুলিতে তাদের পথ খুঁজে পায়। একটি পেরোভস্কাইট কোষ 160-ডিগ্রি তাপমাত্রা সুইং সহ্য করার জন্য প্রকৌশলী যা মিনেসোটার ছাদে বা মরুদেশীয় জলবায়ু যানবাহন-একীভূত সোলার সিস্টেমে অভিজ্ঞতা করা মৃদু তাপীয় চক্রায়ন সামলাতে পারবে।

বাণিজ্যিকীকরণের পথ

LMU দল Nature Communications এ তাদের ফলাফল প্রকাশ করেছে, বৈজ্ঞানিক সম্প্রদায়কে কাজটি পুনরুৎপাদন এবং এগিয়ে যাওয়ার জন্য প্রয়োজনীয় প্রযুক্তিগত পদ্ধতি এবং পরীক্ষামূলক ডেটা উভয়ই প্রদান করে। প্রধান লেখক Erkan Aydin ফলাফল সম্পর্কে সরাসরি ছিলেন: "এটি আমাদের এই প্রযুক্তিটি বাস্তব-বিশ্ব অ্যাপ্লিকেশনের জন্য কার্যকর করার এক ধাপ কাছাকাছি নিয়ে যায়।"

বাণিজ্যিকীকরণের জন্য এখনও বড়-এলাকা উৎপাদনে প্রক্রিয়া স্কেল করা, হাজার হাজার চক্রে পারফরম্যান্স যাচাই করা এবং আর্দ্রতা, অতিবেগুনী এবং বিদ্যুৎ চাপের অধীনে পারফরম্যান্স ধারণ প্রদর্শন করা প্রয়োজন। কিন্তু তাপীয় স্থিতিশীলতা এবং 26% দক্ষতা উভয়ই একসাথে অর্জন করা ল্যাবরেটরি সাফল্য থেকে বৈশ্বিক পরিচ্ছন্ন শক্তি প্রযুক্তিতে দীর্ঘ যাত্রায় একটি অর্থপূর্ণ মাইলফলক।

এই নিবন্ধটি PV Magazine এর রিপোর্টিংয়ের উপর ভিত্তি করে। মূল নিবন্ধ পড়ুন.