अंतरिक्ष में सौर ऊर्जा रखने की समस्या
निम्न पृथ्वी कक्षा में सौर पैनल हिंसक तापमान उतार-चढ़ाव का सामना करते हैं जैसा कि कोई भू-आधारित स्थापना कभी नहीं करती है। वे सूर्य की चमकदार गर्मी से पृथ्वी की छाया तक हर 90 मिनट में चक्र करते हैं। तापमान तेजी से -80°C से +80°C तक झूल सकता है, परंपरागत सौर सेल सामग्री को जमीन पर सामना किए गए किसी भी चीज़ की तुलना में बहुत तेजी से गिरावट करने वाले यांत्रिक तनाव पैदा करते हैं।
पेरोवस्काइट सौर सेल के लिए—फोटोवोल्टिक सामग्री का एक वर्ग जिसने उच्च दक्षता और कम विनिर्माण लागत के कारण विशाल अनुसंधान ब्याज को आकर्षित किया है—यह तापीय अस्थिरता एक गंभीर बाधा रही है। अब, Ludwig-Maximilians-Universität München से शोधकर्ताओं की एक टीम ने इस समस्या के इर्द-गिर्द इंजीनियरिंग करने का तरीका खोज लिया है, एक पेरोवस्काइट सौर सेल का निर्माण किया है जो न केवल अनुकरणीय अंतरिक्ष परिस्थितियों की कठोरता को सहन करता है, बल्कि 26% बिजली रूपांतरण दक्षता के साथ उभरता है।
अनाज सीमाएं: कमजोर कड़ी
यह समझना कि पेरोवस्काइट सौर सेल तापीय तनाव के तहत कहाँ विफल होते हैं, इसके लिए महत्वपूर्ण है। इन सेल में पेरोवस्काइट परत सूक्ष्म क्रिस्टलीय अनाज से बनी होती है, और उन अनाजों के बीच की सीमाएं यांत्रिकी से कमजोर होती हैं। जब सेल को गर्म और ठंडा किया जाता है, तो पेरोवस्काइट सामग्री और नीचे का ग्लास सब्सट्रेट विभिन्न दरों पर विस्तारित और संकुचित होते हैं। यह विसंगति अनाज सीमाओं पर और पेरोवस्काइट फिल्म तथा नीचे के ग्लास के बीच के इंटरफेस पर तनाव को केंद्रित करती है। बार-बार तापीय चक्रण सूक्ष्म दरारें प्रसारित करता है, दोषों को जमा करता है, और प्रदर्शन को गिरावट करता है।
LMU टीम ने दोनों कमजोर स्थलों पर एक साथ हमला किया। फिल्म गठन के दौरान, उन्होंने अल्फा-लिपोइक एसिड को शामिल किया, एक यौगिक जो अनाज सीमाओं पर बहुलक बनाता है क्योंकि फिल्म बनती है, अनिवार्य रूप से लचीली आणविक संरचना के साथ क्रिस्टल नेटवर्क को सिलाई करता है। दूसरा हस्तक्षेप पेरोवस्काइट परत और ग्लास सब्सट्रेट के बीच इंटरफेस को संबोधित करता है, एक सल्फोनियम-आधारित आणविक व्युत्पन्न का उपयोग करके परतों को एक साथ चलने की अनुमति देता है।
परिणाम और महत्व
परीक्षण में, कोशिकाओं को -80°C और +80°C के बीच 16 चरम तापीय चक्रों के अधीन किया गया था। सुदृढ़ कोशिकाएं अपनी प्रारंभिक दक्षता का 84% बनाए रखीं। बिजली रूपांतरण दक्षता 26% तक पहुंची—संदर्भ कोशिकाओं से लगभग 3 प्रतिशत अंक अधिक, सौर सेल विकास में एक महत्वपूर्ण अंतर।
अंतरिक्ष के लिए निहितार्थ स्पष्ट हैं: हल्के, उच्च-दक्षता पेरोवस्काइट सौर कोशिकाएं जो कक्षीय तापीय चक्रण को सहन कर सकती हैं, उपग्रह बिजली प्रणालियों के लिए रूपांतरकारी होगी। वर्तमान अंतरिक्ष-योग्य सौर कोशिकाएं मुख्य रूप से बहु-जंक्शन गैलियम आर्सेनाइड डिजाइन हैं जो अत्यंत कुशल लेकिन महंगी हैं। पेरोवस्काइट कोशिकाएं पृथ्वी-प्रचुर सामग्री से अपेक्षाकृत कम लागत वाली प्रक्रियाओं से बनाई जाती हैं।
वाणिज्यीकरण की ओर
शोधकर्ताओं ने Nature Communications में अपने निष्कर्ष प्रकाशित किए। LMU टीम के प्रमुख लेखक Erkan Aydin ने कहा: "यह हमें इस तकनीक को वास्तविक दुनिया के अनुप्रयोगों के लिए व्यावहारिक बनाने के करीब ले जाता है।" वाणिज्यीकरण के लिए अभी भी बड़े-क्षेत्र उत्पादन को स्केल करना, हजारों चक्रों पर प्रदर्शन को मान्य करना, और आर्द्रता, पराबैंगनी और विद्युत तनाव के तहत प्रदर्शन को सहन करना आवश्यक है। लेकिन थर्मल स्थिरता और 26% दक्षता दोनों को एक साथ प्राप्त करना प्रयोगशाला सफलता से विश्वव्यापी स्वच्छ ऊर्जा तकनीक तक की लंबी यात्रा में एक महत्वपूर्ण मील का पत्थर है।
यह लेख PV Magazine की रिपोर्टिंग पर आधारित है। मूल लेख पढ़ें.
Originally published on pv-magazine.com
