ट्रिपल-जंक्शन पेरोव्स्काइट सोलर सेलची २७.३% कार्यक्षमता, ७७० तासांचे आयुष्य

पेरोव्स्काइट सौर तंत्रज्ञानातील प्रगती

जर्मनीतील हेल्महोल्ट्झ-झेंट्रम बर्लिन (HZB) येथील संशोधकांनी एक अत्यंत गुंतागुंतीचा ट्रिपल-जंक्शन पेरोव्स्काइट सोलर सेल विकसित केला आहे जो २७.३% कार्यक्षमतेचा विक्रम साध्य करतो आणि सतत ऑपरेशन अंतर्गत ७७० तासांचे आयुष्य दाखवतो. ही प्रगती पेरोव्स्काइट फोटोव्होल्टाइक्ससमोरील दोन सर्वात मोठ्या आव्हानांना संबोधित करते: कार्यक्षमता आणि टिकाऊपणा.

ट्रिपल-जंक्शन सेल कसे कार्य करतात

ट्रिपल-जंक्शन सोलर सेल तीन वेगवेगळे शोषक स्तर स्टॅक करतात, प्रत्येक सौर स्पेक्ट्रमचा विशिष्ट भाग कॅप्चर करण्यासाठी ट्यून केलेला असतो. उच्च-ऊर्जा (निळा), मध्यम-ऊर्जा (हिरवा) आणि कमी-ऊर्जा (लाल) फोटॉन शोषून घेणारी सामग्री एकत्र करून, हे सेल सैद्धांतिकदृष्ट्या सिंगल-जंक्शन सेलची शॉकले-क्वीसर मर्यादा ओलांडू शकतात. HZB टीमने ऊर्जा कमी करण्यासाठी आणि चार्ज एक्सट्रॅक्शन सुधारण्यासाठी स्तरांमधील इंटरफेस ऑप्टिमाइझ केले.

कार्यक्षमता आणि स्थिरता मेट्रिक्स

नवीन सेलने मानक चाचणी परिस्थितीत २७.३% ची प्रमाणित कार्यक्षमता साध्य केली. अधिक महत्त्वाचे म्हणजे, सतत प्रकाश आणि कमाल पॉवर पॉइंट ट्रॅकिंगनंतर ७७० तासांनंतरही त्याने त्याच्या सुरुवातीच्या कार्यक्षमतेचे ८०% राखले. हे मागील ट्रिपल-जंक्शन पेरोव्स्काइट सेलपेक्षा लक्षणीय सुधारणा दर्शवते, जे बहुतेकदा शेकडो तासांत खराब होतात.

साहित्य आणि उत्पादन नवकल्पना

संशोधकांनी तीन जंक्शन तयार करण्यासाठी सेंद्रिय-अजैविक संकरित पेरोव्स्काइट्स आणि पूर्णपणे अजैविक पेरोव्स्काइट्स यांचे मिश्रण वापरले. त्यांनी एकसमान फिल्म निर्मिती सुनिश्चित करण्यासाठी आणि दोष कमी करण्यासाठी प्रगत डिपॉझिशन तंत्र वापरले. टीमने नॉन-रेडिएटिव्ह रिकॉम्बिनेशन दडपण्यासाठी एक नवीन पॅसिव्हेशन स्ट्रॅटेजी देखील विकसित केली, जी कार्यक्षमता कमी होण्याचे प्रमुख कारण आहे.

सौर ऊर्जेसाठी परिणाम

पेरोव्स्काइट सोलर सेल्सनी त्यांच्या कमी-खर्चाच्या उत्पादनामुळे आणि उच्च कार्यक्षमतेच्या क्षमतेमुळे तीव्र स्वारस्य आकर्षित केले आहे. तथापि, स्थिरतेच्या समस्यांनी व्यावसायिकीकरणात अडथळा आणला आहे. HZB चे प्रात्यक्षिक दर्शविते की ट्रिपल-जंक्शन डिझाइन उच्च कार्यक्षमता आणि विस्तारित ऑपरेशनल आयुष्य दोन्ही साध्य करू शकतात, ज्यामुळे पेरोव्स्काइट तंत्रज्ञान उपयुक्तता-स्केल सौर फार्म आणि बिल्डिंग-इंटिग्रेटेड फोटोव्होल्टाइक्समध्ये व्यावहारिक अनुप्रयोगांच्या जवळ येते.

इतर तंत्रज्ञानाशी तुलना

सिंगल-जंक्शन पेरोव्स्काइट सेलनी सुमारे २५-२६% कार्यक्षमता गाठली आहे, तर सिलिकॉन सेल जवळपास २७% पर्यंत पोहोचतात. ट्रिपल-जंक्शन डिझाइन या मर्यादा ओलांडू शकतात. या सेलची २७.३% कार्यक्षमता सर्वोत्तम सिलिकॉन-पेरोव्स्काइट टँडमशी स्पर्धात्मक आहे, परंतु पूर्णपणे पेरोव्स्काइट-आधारित असल्याचा फायदा आहे, ज्यामुळे उत्पादन सुलभ होते.

भविष्यातील संशोधन दिशा

HZB टीम नवीन एन्कॅप्सुलेशन पद्धती आणि वैकल्पिक संपर्क सामग्री शोधून स्थिरता आणखी सुधारण्याची योजना आखत आहे. ते सेल आकार प्रयोगशाळेच्या स्केलवरून व्यावसायिक मॉड्यूल्सपर्यंत वाढविण्याचे देखील लक्ष्य ठेवतात. तंत्रज्ञान हस्तांतरणास गती देण्यासाठी उद्योग भागीदारांसह सहकार्य सुरू आहे.

निष्कर्ष

२७.३% कार्यक्षमता आणि ७७० तासांचे आयुष्य असलेल्या ट्रिपल-जंक्शन पेरोव्स्काइट सोलर सेलचा विकास फोटोव्होल्टाइक संशोधनातील एक महत्त्वपूर्ण मैलाचा दगड आहे. हे दर्शविते की पेरोव्स्काइट तंत्रज्ञान उच्च कार्यक्षमता आणि टिकाऊपणा दोन्ही साध्य करू शकते, ज्यामुळे कार्यक्षम, स्थिर आणि किफायतशीर अशा पुढील पिढीच्या सोलर सेल्सचा मार्ग मोकळा होतो.

हा लेख Interesting Engineering च्या रिपोर्टिंगवर आधारित आहे. मूळ लेख वाचा.