पेरोव्स्काइट सोलर खिडक्या व्यावहारिक वापराच्या अधिक जवळ येत आहेत

पेरोव्स्काइट सोलर खिडक्या प्रत्यक्ष इमारत अनुप्रयोगांच्या जवळ येत आहेत

सौरऊर्जेने अनेक दशकांपासून प्रामुख्याने सिलिकॉनवर अवलंबून राहून स्वस्त आणि अधिक सामान्य होत प्रगती केली आहे; हे तंत्रज्ञान छपरांवर अत्यंत चांगले काम करते, पण पारदर्शक इमारत पृष्ठभागांशी जुळवून घेणे अधिक कठीण आहे. युनिव्हर्सिटी कॉलेज लंडनमधील संशोधकांनी अधोरेखित केलेला एक नवीन अभ्यास असा युक्तिवाद करतो की पेरोव्स्काइट पदार्थ अर्धपारदर्शक सोलर खिडक्या अधिक व्यावहारिक बनवून ही स्थिती बदलण्यास मदत करू शकतात.

Advanced Energy Materials मध्ये प्रकाशित हे संशोधन अर्धपारदर्शक पेरोव्स्काइट सोलर सेल्स आणि मॉड्यूल्सवर केंद्रित आहे, जे एकाच वेळी दोन कामे करण्यासाठी तयार केले आहेत: टिंट केलेल्या काचेसारखे काम करणे आणि त्याचबरोबर वीज निर्माण करणे. बिल्डिंग-इंटिग्रेटेड सोलरसाठी हे संयोजन फार काळापासून एक उद्दिष्ट राहिले आहे, कारण खिडक्या इमारतींमध्ये ऊर्जा गमावण्याचा मोठा स्रोत आहेत आणि त्याच वेळी वापरात न आलेले मोठ्या प्रमाणातील पृष्ठभागही दर्शवतात.

आव्हान नेहमीच तडजोडीचे राहिले आहे. उपयुक्त सोलर खिडकीने अंतर्गत आरामासाठी पुरेसा दिवसाचा प्रकाश आत येऊ द्यायला हवा, तरीही तिच्या खर्च आणि अतिरिक्त गुंतागुंतीचे समर्थन करण्याइतके सूर्यप्रकाश वीजेत रूपांतरित करायला हवे. अभ्यासाच्या सारांशानुसार, UCL संघाचा दावा आहे की पेरोव्स्काइट्स आधीच्या पद्धतींपेक्षा पारदर्शकता आणि कामगिरी यांच्यात अधिक आकर्षक समतोल साधू शकतात.

खिडक्या कठीण सौर लक्ष्य का आहेत

पारंपरिक सिलिकॉन सौरऊर्जेमध्ये प्रमुख सामग्री बनली आहे कारण ती परिपक्व, मोठ्या प्रमाणावर लागू करता येण्याजोगी, आणि चांगली समजलेली आहे. पण अपारदर्शक पॅनल्सवरील तिची ताकद हीच खिडकीच्या वापरांसाठी तिची मर्यादा आहे. पारदर्शक किंवा अर्धपारदर्शक सोलर काचेसाठी पारंपरिक छतावरील मॉड्यूल्सपेक्षा वेगळे डिझाइन तर्क आवश्यक आहेत, आणि सिलिकॉन नैसर्गिकरित्या त्या कामासाठी योग्य नाही.

इतर पातळ-चित्रपट पद्धतींचाही अभ्यास करण्यात आला आहे, पण खर्च अद्याप एक अडथळा राहिला आहे. म्हणूनच पेरोव्स्काइट्सने इतके लक्ष वेधले आहे. ही सामग्री तुलनेने स्वस्त आहे, पारंपरिक सिलिकॉन उत्पादनापलीकडे पुरवठा साखळी विस्तारू शकते, आणि विविध प्रकाशीय व विद्युत गुणधर्मांसाठी ट्यून केली जाऊ शकते. तत्त्वतः, त्यामुळे ती अशा काचेसाठी अतिशय योग्य ठरते जी एक मानक सोलर पॅनेलपेक्षा वास्तुशास्त्रीय उत्पादनासारखी दिसली आणि काम केली पाहिजे.

UCL चे प्रयत्न नेमके याच मधल्या जागेला लक्ष्य करतात. “Multimodal Strategy for Efficient Semi-Transparent Perovskite Solar Cells and Modules with Record Indoor Performance,” या शीर्षकाच्या अभ्यासात दृश्यमानता आणि ऊर्जा रूपांतरण यांचा समतोल साधणारी पद्धत वर्णन केली आहे, एकाला दुसऱ्याच्या किंमतीवर कमाल करण्याऐवजी.

नवीन अभ्यास काय सांगतो

पुरवठा केलेल्या स्रोत मजकुरावर आधारित, संशोधकांचे म्हणणे आहे की त्यांची अर्धपारदर्शक पेरोव्स्काइट खिडकी टिंट केलेल्या काचेचे मूलभूत कार्य करू शकते आणि त्याचवेळी वीजही निर्माण करू शकते. हे महत्त्वाचे आहे कारण सोलर खिडक्यांचे मूल्य प्रस्ताव केवळ त्यांनी निर्माण केलेल्या वीजेवर अवलंबून नाही. जर काच देखील टिंट केलेल्या खिडक्यांप्रमाणेच चमक आणि उष्णता प्रवेश नियंत्रित करण्यास मदत करू शकली, तर ती तंत्रज्ञान मुख्य प्रवाहातील इमारत डिझाइनमध्ये बसवणे सोपे होते.

हा अभ्यास केवळ प्रयोगशाळेतील संकल्पना-प्रमाण नसून, स्केल-अप प्रयत्न म्हणूनही मांडला आहे. हे महत्त्वाचे आहे कारण अनेक आशादायक सौर सामग्री लहान सेल्समध्ये चांगली कामगिरी करतात, पण मोठ्या मॉड्यूल्समध्ये वाढवल्यावर कार्यक्षमता किंवा उत्पादनक्षमतेत घट येते. सेल्स आणि मॉड्यूल्स दोन्हीबद्दल बोलून, संशोधन त्या व्यावहारिक प्रश्नाकडे निर्देश करते ज्याने वर्षानुवर्षे या क्षेत्राला आव्हान दिले आहे: पारदर्शक सौर तंत्रज्ञान प्रभावी नमुन्यांपासून बसवता येणाऱ्या उत्पादनांपर्यंत जाऊ शकते का.

आणखी एक लक्षवेधी मुद्दा म्हणजे इनडोअर कामगिरीवर दिलेला भर. सोलर खिडक्यांचे मूल्यमापन अनेकदा फक्त थेट बाहेरील सूर्यप्रकाशात त्या कशा वागतात यावर होते, पण इमारतींना दिवसभर वेगवेगळ्या प्रकाशस्थितींचा अनुभव येतो. चांगली इनडोअर कामगिरी कार्यालये, व्यावसायिक दर्शनी भाग, अॅट्रियम, परिवहन जागा आणि इतर जिथे विखुरलेला प्रकाश महत्त्वाचा असतो अशा वातावरणांमध्ये वापर वाढवू शकते.

पेरोव्स्काइट्स सौर संशोधनातील सर्वाधिक लक्ष ठेवले जाणारे पदार्थ का आहेत

पेरोव्स्काइट्स ऊर्जा संशोधनातील सर्वाधिक जवळून पाहिल्या जाणाऱ्या पदार्थ वर्गांपैकी एक झाले आहेत, कारण ते कमी खर्चाची शक्यता आणि डिझाइन लवचिकतेचे दुर्मिळ संयोजन देतात. संशोधक त्यांचा वापर मानक सोलर मॉड्यूल्स, सिलिकॉनसोबत जोडलेल्या टँडेम सेल्स, आणि हलके पॅनेल्स तसेच पारदर्शक पृष्ठभागांसारख्या अधिक विशेष अनुप्रयोगांसाठी शोधत आहेत.

सोलर खिडक्यांसाठी हे गुणधर्म विशेषतः आकर्षक आहेत. इमारत मालकांना असा दर्शनी भाग नको असतो जो किरकोळ ऊर्जा उत्पादनासाठी आराम किंवा सौंदर्याचा बळी देईल. आर्किटेक्टना काच अपेक्षित असलेल्या ठिकाणी अपारदर्शक हार्डवेअर नको असते. अर्धपारदर्शक पेरोव्स्काइट्स एक संभाव्य तडजोड निर्माण करतात: अशी खिडकी जी तरीही खिडकीसारखी वागते, पण काही निर्मिती क्षमता आणि कदाचित थंडाव्याचे फायदेही देते.

हे आश्वासन स्पष्ट करते की पारदर्शक आणि अर्धपारदर्शक सोलर काच स्वच्छ ऊर्जा संशोधनात इतकी टिकून का आहे. इमारती प्रचंड प्रमाणात वीज वापरतात, आणि त्यांचे बाह्य आवरण आधीच एकात्मिक ऊर्जा प्रणालींसाठी सर्वात मौल्यवान जागा आहे. जर त्या काच क्षेत्राचा थोडा भागही उत्पादनक्षम झाला, तर एकत्रित परिणाम लक्षणीय ठरू शकतो.

पुढे काय घडणे आवश्यक आहे

नवीनतम अभ्यासाचा अर्थ असा नाही की सोलर खिडक्या लवकरच पारंपरिक ग्लेझिंगची मोठ्या प्रमाणावर जागा घेणार आहेत. या क्षेत्राला अजून टिकाऊपणा, खर्च-प्रभावीता, उत्पादन सुसंगतता, आणि प्रत्यक्ष कार्यरत वातावरणात दीर्घकालीन कामगिरी सिद्ध करावी लागेल. या मुद्द्यांनी अनेक प्रगत सौर तंत्रज्ञानांना मोठ्या प्रमाणावर स्वीकारल्या जाण्यापूर्वीच मर्यादित केले आहे.

तरीही, UCL च्या कामाचे महत्त्व हे आहे की ते समस्या वास्तववादी पातळीवर हाताळताना दिसते. पारदर्शकतेकडे केवळ एक नवीनता वैशिष्ट्य म्हणून पाहण्याऐवजी, हा अभ्यास प्रकाश प्रसारण आणि वीज निर्मिती यांचा समतोल साधण्यावर लक्ष केंद्रित करतो, अशा स्वरूपात जे प्रत्यक्ष इमारत उत्पादनासारखे दिसते. हीच ती मर्यादा आहे जी या श्रेणीने संशोधनाच्या मथळ्यांमधून खरेदी निर्णयांकडे जायचे असल्यास पार करावी लागेल.

विस्तृत सौर उद्योगासाठीही हा विकास सूचित करतो की नवकल्पना आता केवळ मानक छतावरील पॅनेलमधून अधिक उत्पादन काढण्यापुरती मर्यादित राहिलेली नाही. पुढील टप्प्यात सौर कुठे एम्बेड करता येईल, ते अनेक कार्ये कसे पार पाडू शकते, आणि सिलिकॉनपलीकडील सामग्री पूर्णपणे नवीन ऊर्जा-उत्पादन पृष्ठभाग कशी उघडू शकते, हे increasingly समाविष्ट आहे.

जर पेरोव्स्काइट सोलर खिडक्या अखेरीस स्वीकारार्ह पारदर्शकता, उपयुक्त वीज निर्मिती, आणि स्केलेबल उत्पादन यांचे संयोजन करू शकल्या, तर त्या फक्त एक निच डिझाइन वैशिष्ट्य राहणार नाहीत. त्या इमारती कशा संकल्पित केल्या जातात यामध्ये बदल दर्शवतील: ऊर्जा गळती होणाऱ्या काचेत गुंडाळलेले निष्क्रिय ग्राहक म्हणून नाही, तर अशा संरचना म्हणून ज्यांच्या बाह्य पृष्ठभागांचा वीज निर्मिती आणि उष्णता व्यवस्थापनात सक्रिय सहभाग असतो.

हे आत्ता का महत्त्वाचे आहे

सौर उद्योग आधीच वेगाने विस्तारत आहे, पण बहुतेक तैनाती अजूनही परिचित नमुन्यांचेच अनुसरण करतात. छतांवरील प्रणाली, जमिनीवर बसवलेले अॅरे, आणि युटिलिटी-स्केल फील्ड्स वर्चस्व राखतात. विद्यमान इमारत घटकांना ऊर्जा-संपत्तीमध्ये रूपांतरित करणारी तंत्रज्ञाने नवीन जमीन किंवा पूर्णपणे नवीन बांधकाम पद्धतींची गरज न पडता स्वीकाराचा पुढचा टप्पा रुंद करू शकतात.

म्हणूनच हा पेरोव्स्काइट मैलाचा दगड संशोधनाच्या टप्प्यावर असतानाही महत्त्वाचा आहे. तो सूचित करतो की सोलर खिडक्या अजूनही, जरी टप्प्याटप्प्याने का होईना, भविष्यातील संकल्पनेपासून अभियांत्रिकी समस्यांच्या संचाकडे सरकत आहेत. आणि स्वच्छ ऊर्जेत, अनेकदा सर्वात महत्त्वाच्या व्यावसायिक कथा याच संक्रमणातून सुरू होतात.

हा लेख CleanTechnica च्या अहवालावर आधारित आहे. मूळ लेख वाचा.