अति-पातळ पारदर्शक सौर पेशी ऊर्जा निर्माण करणाऱ्या खिडक्यांच्या दिशेने संकेत देतात

सौर रचनेतील दीर्घकालीन समस्या शहरी उत्तराकडे सरकत असल्याचे दिसते

सिंगापूरमधील नानयांग टेक्नॉलॉजिकल युनिव्हर्सिटीतील संशोधकांचे म्हणणे आहे की त्यांनी अति-पातळ, अर्ध-पारदर्शक पेरोव्स्काइट सौर पेशी विकसित केल्या आहेत, ज्या अखेरीस थेट खिडक्यांवर बसवता येऊ शकतात. दिलेल्या स्रोत मजकुरानुसार, या पेशी मानवी केसाच्या जाडीपेक्षा सुमारे 10,000 पट पातळ आणि पारंपरिक पेरोव्स्काइट सौर पेशींपेक्षा सुमारे 50 पट पातळ आहेत, तरीही या अति-पातळ वर्गातील उपकरणांसाठी आतापर्यंत नोंदवलेल्या काही सर्वोच्च कार्यक्षमता टिकवून ठेवतात.

या कामाचे आश्वासन समजणे सोपे आहे. शहरांमध्ये प्रचंड वीज वापरली जाते, पण मानक सौर पॅनलांसाठी जागा मर्यादित आहे. छप्परे मदत करू शकतात, पण त्यांनाही मर्यादा आहेत. दाट शहरी भागांमध्ये मोठ्या सौर शेतांसाठी अतिरिक्त जमीन क्वचितच मिळते. इमारतींचे फॅसाड्स पृष्ठभाग देतात, पण पारंपरिक पॅनल मोठे, जड आणि दृश्यदृष्ट्या अडथळा निर्माण करणारे असतात. पारदर्शक किंवा अर्ध-पारदर्शक सौर उपकरणे वापरात नसलेल्या काचेला वीज निर्माण करणाऱ्या पायाभूत सुविधांमध्ये रूपांतरित करण्याचा एक मार्ग म्हणून दीर्घकाळ पाहिली गेली आहेत. अडचण कामगिरीची होती.

सौर पेशी प्रकाश शोषून काम करतात. खिडक्यांकडून, व्याख्येनुसार, प्रकाश पार होणे अपेक्षित असते. एखादे सौर उपकरण जितके अधिक पारदर्शक होते, तितके उपयुक्त प्रमाणात ऊर्जा गोळा करणे कठीण होते. NTU संघाचे काम महत्त्वाचे आहे कारण ते त्या तडजोडीला अधिक व्यवहार्य दिशेने वळवण्याचा प्रयत्न करते.

प्रत्यक्ष इमारतींमध्ये पातळपणाचे महत्त्व का आहे

मूळ सामग्रीमध्ये भर दिला आहे की व्यावसायिक सौर प्रणाली फक्त फोटोव्होल्टाइक स्तर नसतात. त्यामध्ये जाड संरक्षक काच, एनकॅप्स्युलेशन, धातूचे संपर्क, माउंटिंग हार्डवेअर, आणि संरचनात्मक फ्रेमिंगही असते. एक सामान्य निवासी पॅनल सुमारे 18 ते 23 किलोग्रॅम वजनाचा असतो आणि आदर्श परिस्थितीत सुमारे 350 ते 450 वॅट्स निर्माण करतो. हे अशा छतांवर चांगले चालते जी अशा प्रणालींचे वजन पेलण्यासाठी डिझाइन केलेली असतात, पण गगनचुंबी इमारतींच्या पातळीवर ते कल्पना करणे अधिक कठीण होते.

आधुनिक कार्यालयीन टॉवर वर्षाला अनेक गिगावॅट-तास वीज वापरू शकतो. एखादा विकासक त्या मागणीचा अर्थपूर्ण भाग पारंपरिक पॅनलांनी भरून काढू इच्छित असेल, तर पॅनल कुठे बसवायचे आणि इमारत किती वजन किंवा फॅसाड व्यत्यय सहन करू शकते यावर कठोर भौतिक मर्यादा आहेत. अशा संदर्भात, अति-पातळ खिडकी-आधारित फोटोव्होल्टाइक वेगळा मार्ग देतात. ते इतर सर्व सौर स्थापनेची जागा घेणार नाहीत, पण निष्क्रिय पृष्ठभागाला सक्रिय पृष्ठभागात रूपांतरित करू शकतात.

मूळ मजकुरात कार्यालयीन काचभिंतींशिवाय काचेचे फॅसाड्स, स्मार्ट ग्लासेस, वाहनांचे सनरूफ्स, आणि सध्या वीजनिर्मितीत फारसे किंवा काहीच योगदान न देणारे इतर सूर्यप्रकाशित पृष्ठभाग यांचाही उल्लेख आहे. हा वापराचा व्याप महत्त्वाचा आहे, कारण तंत्रज्ञान केवळ वास्तुकलेच्या शोपीससाठीच तयार होत नाही हे यातून दिसते. वजन, लवचिकता, आणि पारदर्शकता या तिन्हींचे महत्त्व असलेल्या अनेक डिझाइन वातावरणांमध्ये ते बसू शकते.

पेरोव्स्काइट अजूनही आकर्षक आहेत, पण कठीणही

NTU चे काम पेरोव्स्काइट्सवर आधारित आहे, जे त्यांच्या सौर क्षमतेमुळे प्रचंड लक्ष वेधून घेतलेल्या पदार्थांच्या वर्गात मोडतात. पेरोव्स्काइट उपकरणे हलकी आणि अत्यंत ट्यून करण्याजोगी असू शकतात, त्यामुळे पारंपरिक सिलिकॉनला जिथे अडचणी येतात तिथे ती मजबूत उमेदवार ठरतात. पण पारदर्शकता आणि ऊर्जा रूपांतरण यांतील संतुलनासह व्यावहारिक आव्हानंही आहेत.

मूळ मजकुरात NTU पेशींना पूर्णपणे अदृश्य नसून अर्ध-पारदर्शक म्हणून वर्णन केले आहे, जे एक महत्त्वाचे तांत्रिक स्पष्टीकरण आहे. उपयोगी वीज निर्माण करणाऱ्या खिडकीला पूर्ण दृश्यक अदृश्यतेची गरज नसते; प्रकाशप्रवेश आणि वीजनिर्मिती यांतील स्वीकारार्ह तडजोड पुरेशी असते. नोंदवलेल्या निकालाला उल्लेखनीय बनवणारी गोष्ट म्हणजे ही उपकरणे या अत्यंत पातळ वर्गात आतापर्यंत नोंदवलेल्या काही सर्वोच्च कार्यक्षमता टिकवून ठेवतात.

ही मांडणी साध्याचा योग्य संदर्भ देते. हे बाजारात तयार असलेल्या मानक छतावरील मॉड्यूल्सचा थेट पर्याय म्हणून मांडलेले नाही. हे अत्यंत कठीण फोटोव्होल्टाइक डिझाइन वर्गातील अर्थपूर्ण प्रगती म्हणून सादर केले आहे, ज्यासाठी पारंपरिक मॉड्यूल्स अनेकदा अव्यवहार्य ठरतात.

प्रोटोटाइपपासून शहराच्या skyline पर्यंतचा प्रवास अजूनही लांब आहे

अनेक आशादायक पदार्थांच्या कथांप्रमाणे, प्रयोगशाळेतील निष्कर्षांपासून मोठ्या प्रमाणावरील अंमलबजावणीपर्यंतचा झेप अजूनही मोठा आहे. दिलेला स्रोत मजकूर याबाबत सावध आहे. तो म्हणतो की हे संशोधन “कधीतरी” वीज निर्माण करणाऱ्या खिडक्या आणि तत्सम उत्पादनांचा मार्ग मोकळा करू शकते. ते योग्यच आहे. शहरी बांधकाम उत्पादने टिकाऊपणा, उत्पादनातील सातत्य, खर्च, हवामानाचा परिणाम, आणि विद्यमान प्रणालींशी एकात्मता यांसारख्या कठोर मागण्या पूर्ण कराव्या लागतात.

तरीही, अशा कामाचे धोरणात्मक मूल्य खरे आहे. शहरांमध्ये डीकार्बोनायझेशन म्हणजे केवळ लोकवस्तीजवळ दूरवर नवी नवीकरणीय केंद्रे उभारणे इतकेच नाही. ते दैनंदिन जीवनात आधीच असलेल्या पृष्ठभागांचा वापर करण्याचे नवे मार्ग शोधण्याबद्दलही आहे. आधुनिक वास्तुकला, वाहतूक, आणि ग्राहक उत्पादनांमध्ये काच सर्वत्र आहे. त्या संदर्भांसाठी पुरेशी पातळ, हलकी, आणि दृश्यदृष्ट्या स्वीकारार्ह बनणारी फोटोव्होल्टाइक तंत्रज्ञान सौर ऊर्जेला राहता येईल अशा जागांचा नकाशा विस्तारणार आहे.

म्हणूनच NTU संशोधन हे पदार्थ विज्ञान आणि शहरी रचनेच्या संगमावर उभे आहे. सध्या पारदर्शकता आणि वीज यांना स्वतंत्र कार्ये मानणाऱ्या वातावरणांत ऊर्जा निर्मिती अधिक सुरळीतपणे एकत्रित करता येईल का, हा प्रश्न ते विचारते.

मोठी कल्पना: मोठ्या हार्डवेअरशिवाय वितरित उत्पादन

पारदर्शक किंवा अर्ध-पारदर्शक सौर पेशींचे आकर्षण कधीच समजायला कठीण नव्हते. अडचण त्यांना पुरेसे पातळ, कार्यक्षम, आणि अनुकूल बनवण्याची आहे, जेणेकरून प्रत्यक्ष वापर योग्य ठरेल. NTU संघाचा रिपोर्ट केलेला परिणाम या प्रश्नांचे अंतिम उत्तर देत नाही, पण कार्यक्षमता अनेकदा लवकर ढासळणाऱ्या वर्गातही अति-पातळ पेरोव्स्काइट पेशी आश्चर्यकारकरित्या सक्षम राहू शकतात हे दाखवून तो पुढे नेतो.

ही प्रगती सुरू राहिली, तर सर्वात महत्त्वाचा बदल सौंदर्यात्मक नसून पायाभूत सुविधांशी संबंधित असू शकतो. इमारती, वाहने, आणि घालण्यायोग्य पृष्ठभाग पारंपरिक पॅनल स्वरूपांवर अवलंबून न राहता किमान काही वीज स्वतः निर्माण करू लागतील. जागेच्या मर्यादांशी झगडणाऱ्या शहरांसाठी हा एक अर्थपूर्ण डिझाइन बदल ठरेल.

• NTU सिंगापूरच्या संशोधकांनी अति-पातळ अर्ध-पारदर्शक पेरोव्स्काइट सौर पेशी विकसित केल्याचे सांगितले आहे.
• या पेशी मानवी केसापेक्षा सुमारे 10,000 पट पातळ असल्याचे वर्णन केले आहे.
• साधारण पॅनेल्स जिथे अव्यवहार्य आहेत अशा खिडक्या आणि इतर पृष्ठभागांमध्ये एकीकरण हे या कामाचे उद्दिष्ट आहे.
• नोंदवलेली उपकरणे अति-पातळ वर्गासाठी असामान्यरीत्या उच्च कार्यक्षमता राखून आहेत.
• हे संशोधन भविष्यातील वीज निर्माण करणाऱ्या खिडक्या, फॅसाड्स, आणि वाहनांच्या ग्लेझिंगला हातभार लावू शकते.

हा लेख New Atlas च्या वृत्तांकनावर आधारित आहे. मूळ लेख वाचा.