பெரோவ்ஸ்கைட் சோலார் ஜன்னல்கள் நடைமுறைப் பயன்பாட்டிற்கு மேலும் நெருங்குகின்றன

பெரோவ்ஸ்கைட் சோலார் ஜன்னல்கள் உண்மையான கட்டிட பயன்பாடுகளுக்கு நெருங்குகின்றன

சூரிய சக்தி பல தசாப்தங்களாக சிலிகானை முக்கியமாக நம்பி, விலை குறைந்து பரவலாக பயன்பாட்டுக்கு வந்துள்ளது; இது கூரைகளில் மிகச் சிறப்பாக வேலை செய்யும் தொழில்நுட்பம், ஆனால் தெளிவான கட்டிட மேற்பரப்புகளுக்கு ஏற்றவாறு மாற்றுவது கடினம். யுனிவர்சிட்டி கல்லேஜ் லண்டனின் ஆராய்ச்சியாளர்கள் கவனத்தை ஈர்த்துள்ள புதிய ஆய்வு, அரை-தெளிவான சோலார் ஜன்னல்களை மேலும் நடைமுறைப்படுத்துவதன் மூலம் பெரோவ்ஸ்கைட் பொருட்கள் அந்த நிலையை மாற்ற உதவலாம் என்று வாதிடுகிறது.

Advanced Energy Materials இதழில் வெளியிடப்பட்ட இந்த ஆய்வு, ஒரே நேரத்தில் இரண்டு பணிகளைச் செய்ய வடிவமைக்கப்பட்ட அரை-தெளிவான பெரோவ்ஸ்கைட் சோலார் செல்கள் மற்றும் மொட்யூல்களை மையமாகக் கொண்டுள்ளது: நிறமூட்டப்பட்ட ஜன்னல் கண்ணாடியைப் போல செயல்படுதல், அதேசமயம் மின்சாரம் உருவாக்குதல். கட்டிட-ஒருங்கிணைந்த சூரிய ஆற்றலுக்காக இந்த சேர்க்கை நீண்ட காலமாக ஒரு இலக்காக இருந்து வருகிறது, ஏனெனில் ஜன்னல்கள் கட்டிடங்களில் ஆற்றல் இழப்பின் முக்கிய மூலமாகவும், மிகப் பெரிய அளவில் பயன்படுத்தப்படாத பரப்பளவாகவும் உள்ளன.

சவால் எப்போதும் சமநிலையே. பயனுள்ள ஒரு சோலார் ஜன்னல் உள்ளக வசதிக்காக போதுமான பகல் ஒளியை உள்ளே அனுமதிக்க வேண்டும்; அதே நேரத்தில் அதன் செலவும் கூடுதல் சிக்கலும் நியாயப்படுத்தப்படும்படி போதுமான சூரிய ஒளியை மின்சாரமாக மாற்றவும் வேண்டும். ஆய்வு சுருக்கத்தின் படி, UCL குழு, முன்னைய அணுகுமுறைகளை விட பெரோவ்ஸ்கைட்கள் வெளிப்படைத்தன்மை மற்றும் செயல்திறன் இடையே மேலும் கவர்ச்சிகரமான சமநிலையை அடைய முடியும் என்பதற்கான வாதத்தை முன்வைக்கிறது.

ஜன்னல்கள் ஏன் கடினமான சூரிய இலக்குகள்

பாரம்பரிய சிலிகான் சூரிய ஆற்றலில் ஆதிக்கம் செலுத்தும் பொருளாக மாறியுள்ளது, ஏனெனில் அது முதிர்ந்தது, அளவுபடுத்தக்கூடியது, மற்றும் நன்றாகப் புரிந்துகொள்ளப்பட்ட ஒன்று. ஆனால் ஒளி ஊடுருவாத பேனல்களில் அதன் வலிமையே ஜன்னல் பயன்பாடுகளில் அதன் வரம்பும் ஆகும். தெளிவான அல்லது அரை-தெளிவான சோலார் கண்ணாடிக்கு, வழக்கமான கூரை மாட்யூல்களிலிருந்து வேறுபட்ட வடிவமைப்பு தர்க்கம் தேவைப்படுகிறது; சிலிகான் இயல்பாகவே அந்தப் பணிக்கு பொருத்தமானது அல்ல.

மற்ற மெல்லிய-படல அணுகுமுறைகளும் ஆராயப்பட்டுள்ளன, ஆனால் செலவு ஒரு தடையாகவே உள்ளது. அதனால்தான் பெரோவ்ஸ்கைட்கள் இ столько கவனம் பெற்றுள்ளன. இந்தப் பொருட்கள் ஒப்பீட்டளவில் மலிவானவை, வழக்கமான சிலிகான் உற்பத்தியைத் தாண்டி விநியோகச் சங்கிலியை விரிவாக்க முடியும், மேலும் பல்வேறு ஒளியியல் மற்றும் மின் பண்புகளுக்காக சீரமைக்க முடியும். கோட்பாட்டில், இது அவற்றை ஒரு சாதாரண சோலார் பேனலைவிட கட்டிடக்கலைப் பொருளைப் போல காணப்படவும் செயல்படவும் வேண்டிய கண்ணாடியுடன் நன்றாகப் பொருந்தச் செய்கிறது.

UCL முயற்சி துல்லியமாக இந்த நடுப்புள்ளியை நோக்கமாகக் கொண்டது. “Multimodal Strategy for Efficient Semi-Transparent Perovskite Solar Cells and Modules with Record Indoor Performance,” என்ற தலைப்புடைய இந்த ஆய்வு, பார்வைத் தெளிவும் ஆற்றல் மாற்றமும் ஒன்றுக்கொன்று இழப்பின்றி, இரண்டிற்கும் இடையே சமநிலையை உருவாக்கும் ஒரு முறையை விவரிக்கிறது.

புதிய ஆய்வு என்ன கூறுகிறது

வழங்கப்பட்ட மூல உரையின் அடிப்படையில், ஆராய்ச்சியாளர்கள் தங்களின் அரை-தெளிவான பெரோவ்ஸ்கைட் ஜன்னல் நிறமூட்டப்பட்ட கண்ணாடி செய்யும் அடிப்படை பணியை வழங்கியபடியே மின்சாரமும் உருவாக்க முடியும் எனக் கூறுகின்றனர். இது முக்கியம், ஏனெனில் சோலார் ஜன்னல்களின் மதிப்பு அவை உற்பத்தி செய்யும் மின்சாரத்திலேயே மட்டும் இல்லை. கண்ணாடி ஏற்கனவே நிறமூட்டப்பட்ட ஜன்னல்களைப் போல ஒளித்திகழ்வு மற்றும் வெப்ப நுழைவைக் கட்டுப்படுத்த உதவுமானால், அந்தத் தொழில்நுட்பத்தை முதன்மை கட்டிட வடிவமைப்பில் இணைப்பதை கற்பனை செய்வது எளிதாகிறது.

இந்த ஆய்வு ஆய்வகக் கருத்தறிவின் நிரூபணமாக மட்டும் அல்ல, அளவுபடுத்தும் முயற்சியாகவும் வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளது. இது முக்கியம், ஏனெனில் பல நம்பிக்கைக்குரிய சூரியப் பொருட்கள் சிறிய செல்களில் நல்ல செயல்திறன் காட்டினாலும், பெரிய மொட்யூல்களாக விரிவாக்கப்படும்போது செயல்திறன் அல்லது உற்பத்தி சாத்தியத்தை இழக்கின்றன. செல்கள் மற்றும் மொட்யூல்கள் இரண்டையும் குறிப்பிடுவதன் மூலம், பல ஆண்டுகளாக இந்தத் துறையை சவாலுக்கு உள்ளாக்கிய நடைமுறை கேள்வியை இந்த ஆய்வு எடுத்துக்காட்டுகிறது: தெளிவான சூரியத் தொழில்நுட்பங்கள் சிறப்பான மாதிரிகளிலிருந்து நிறுவக்கூடிய தயாரிப்புகளாக மாற முடியுமா என்பதே அது.

மற்றொரு குறிப்பிடத்தக்க அம்சம், உள்ளக செயல்திறனுக்கு கொடுக்கப்பட்ட முக்கியத்துவம். சோலார் ஜன்னல்கள் பெரும்பாலும் நேரடி வெளிப்புற சூரிய ஒளியில் அவை எப்படி செயல்படுகின்றன என்பதை மட்டுமே பார்த்து மதிப்பிடப்படுகின்றன; ஆனால் கட்டிடங்கள் நாளின் முழுவதும் மாறுபட்ட ஒளி நிலைகளை அனுபவிக்கின்றன. நல்ல உள்ளக செயல்திறன் அலுவலகங்கள், வணிக முகப்புகள், அட்ரியம், போக்குவரத்து இடங்கள் மற்றும் பிற பரவிய ஒளி முக்கியமான சூழல்களில் பயன்பாட்டைக் கூடுதலாக விரிவாக்க முடியும்.

பெரோவ்ஸ்கைட்கள் சூரிய ஆராய்ச்சியில் மிகவும் கவனிக்கப்படும் பொருட்களில் ஒன்றாக இருப்பதன் காரணம்

பெரோவ்ஸ்கைட்கள் ஆற்றல் ஆராய்ச்சியில் மிகவும் நெருக்கமாகக் கண்காணிக்கப்படும் பொருள் வகைகளில் ஒன்றாக மாறியுள்ளன, ஏனெனில் அவை குறைந்த செலவு சாத்தியம் மற்றும் வடிவமைப்பு நெகிழ்வுத்தன்மை ஆகியவற்றின் அரிய சேர்க்கையை வழங்குகின்றன. ஆராய்ச்சியாளர்கள் அவற்றை நிலையான சோலார் மொட்யூல்கள், சிலிகானுடன் இணைக்கப்பட்ட டேன்டம் செல்கள், மேலும் இலகுரக பேனல்கள் மற்றும் தெளிவான மேற்பரப்புகள் போன்ற சிறப்பு பயன்பாடுகளுக்கும் ஆராய்ந்து வருகின்றனர்.

சோலார் ஜன்னல்களுக்கு, இந்த பண்புகள் குறிப்பாக கவர்ச்சிகரமானவை. கட்டிட உரிமையாளர்கள் சிறிய ஆற்றல் வெளியீட்டிற்காக வசதியையோ அழகியலையோ தியாகம் செய்யும் முகப்பை விரும்புவதில்லை. கட்டிடக்கலைஞர்கள் கண்ணாடி எதிர்பார்க்கப்படும் இடத்தில் ஒளி ஊடுருவாத வன்பொருளை விரும்புவதில்லை. அரை-தெளிவான பெரோவ்ஸ்கைட்கள் ஒரு சாத்தியமான சமரசத்தை உருவாக்குகின்றன: இன்னும் ஜன்னலாகவே நடக்கும் ஒரு ஜன்னல், அதே சமயம் சில உற்பத்தி திறனையும், ஒருவேளை குளிர்ச்சி நன்மைகளையும் வழங்கும்.

இந்த வாக்குறுதி, தெளிவான மற்றும் அரை-தெளிவான சோலார் கண்ணாடி சுத்தமான ஆற்றல் ஆராய்ச்சியில் ஏன் இ столько நிலையான இலக்காக உள்ளது என்பதைக் விளக்குகிறது. கட்டிடங்கள் மிகப்பெரிய அளவு மின்சாரத்தை பயன்படுத்துகின்றன, மேலும் அவற்றின் வெளிப்புற உறைகள் ஏற்கனவே ஒருங்கிணைந்த ஆற்றல் அமைப்புகளுக்கான மிக மதிப்புள்ள இடமாக உள்ளன. அந்தக் கண்ணாடிப் பரப்பளவின் ஒரு பகுதியே கூட உற்பத்தி திறன் கொண்டதாக மாறினால், அதன் கூட்டுத்தொகை தாக்கம் குறிப்பிடத்தக்கதாக இருக்கலாம்.

அடுத்ததாக என்ன நடக்க வேண்டும்

சமீபத்திய இந்த ஆய்வு, சோலார் ஜன்னல்கள் விரைவில் பாரம்பரிய கண்ணாடி அமைப்புகளைப் பெரிய அளவில் மாற்றிவிடும் என்பதைக் குறிக்கவில்லை. இந்தத் துறை இன்னும் நீடித்தன்மை, செலவுக்குறைவுத்தன்மை, உற்பத்தி ஒருமைப்பாடு, மற்றும் நிஜ செயல்பாட்டு சூழல்களில் நீண்டகால செயல்திறன் ஆகியவற்றை நிரூபிக்க வேண்டியுள்ளது. இந்தப் பிரச்சினைகள் பல முன்னேறிய சூரியத் தொழில்நுட்பங்கள் பெருமளவில் ஏற்றுக்கொள்ளப்படுவதற்கு முன்பே அவற்றை கட்டுப்படுத்தி வந்துள்ளன.

என்றாலும், UCL பணியின் முக்கியத்துவம் என்னவென்றால், அது பிரச்சினையை நடைமுறை நிபந்தனைகளில் கையாள முயலுகிறது என்பதாகும். வெளிப்படைத்தன்மையை ஒரு புதுமை அம்சமாக மட்டும் பார்க்காமல், இந்த ஆய்வு ஒளி ஊடுருவலும் மின்உற்பத்தியுமிடையே சமநிலையைக் கட்டமைப்பதில் கவனம் செலுத்துகிறது; அது ஒரு உண்மையான கட்டிடப் பொருளைப் போலத் தோன்றும் வடிவத்தில் உள்ளது. இந்த வகை ஆராய்ச்சித் தலைப்புகளிலிருந்து கொள்முதல் முடிவுகளுக்குச் செல்ல வேண்டுமெனில் கடக்க வேண்டிய எல்லை இதுவே.

பரந்த சூரியத் துறைக்காகவும், இந்த வளர்ச்சி புதுமை இனி நிலையான கூரை பேனல்களில் இருந்து அதிக வெளியீட்டைச் squeeze செய்வதற்குள் மட்டுமே கட்டுப்படவில்லை என்பதைக் காட்டுகிறது. அடுத்த கட்டம், சூரியத்தை எங்கே உட்சேர்க்க முடியும், அது பல செயல்களை எப்படி சேவை செய்ய முடியும், மற்றும் சிலிகானைத் தாண்டிய பொருட்கள் மின்உற்பத்திக்கான முற்றிலும் புதிய மேற்பரப்புகளை எப்படி திறக்க முடியும் என்பவற்றையும் increasingly உள்ளடக்கியுள்ளது.

பெரோவ்ஸ்கைட் சோலார் ஜன்னல்கள் இறுதியில் ஏற்றுக்கொள்ளக்கூடிய வெளிப்படைத்தன்மை, பயனுள்ள மின்சார உற்பத்தி, மற்றும் அளவுபடுத்தக்கூடிய உற்பத்தியை இணைக்க முடிந்தால், அவை ஒரு குறுகிய வடிவமைப்பு அலங்காரமாக மட்டும் இருக்காது. அவை கட்டிடங்கள் எப்படி கருதப்படுகின்றன என்பதில் ஒரு மாற்றத்தை பிரதிநிதித்துவப்படுத்தும்: ஆற்றல் கசிவு கொண்ட கண்ணாடியில் மூடப்பட்ட செயலற்ற நுகர்வோர்களாக அல்ல, மாறாக தங்களின் வெளிப்புற மேற்பரப்புகளே மின்உற்பத்தி மற்றும் வெப்ப மேலாண்மையில் செயற்படுகின்ற கட்டமைப்புகளாக.

இது இப்போது ஏன் முக்கியம்

சூரியத் துறை ஏற்கனவே வேகமாக விரிவடைந்து வருகிறது, ஆனால் பெரும்பாலான நிறுவல்கள் இன்னும் பரிச்சயமான மாதிரிகளையே பின்பற்றுகின்றன. கூரைகள், தரையில் பொருத்தப்பட்ட அரேக்கள், மற்றும் யூட்டிலிட்டி-அளவிலான புலங்கள் ஆதிக்கம் செலுத்துகின்றன. ஏற்கனவே உள்ள கட்டிட கூறுகளை ஆற்றல் சொத்துகளாக மாற்றும் தொழில்நுட்பங்கள், புதிய நிலம் அல்லது முற்றிலும் புதிய கட்டுமான நடைமுறைகளைத் தேவையாக்காமல், அடுத்த ஏற்றுக்கொள்ளும் அலையை விரிவாக்க முடியும்.

அதனால்தான் இந்தப் பெரோவ்ஸ்கைட் மைல்கல் ஆய்வு நிலையில் இருந்தாலும் முக்கியமானது. இது சோலார் ஜன்னல்கள் இன்னும், படிப்படியான முறையிலேயே என்றாலும், எதிர்காலக் கருத்திலிருந்து பொறியியல் பிரச்சினைப் பகுதிக்குத் தள்ளப்பட்டுக் கொண்டிருக்கின்றன என்பதைக் காட்டுகிறது. சுத்தமான ஆற்றலில், பெரும்பாலும் மிக முக்கியமான வணிகக் கதைகள் தொடங்குவது இந்த மாற்றத்தில்தான்.

இந்தக் கட்டுரை CleanTechnica வெளியிட்ட செய்தியினை அடிப்படையாகக் கொண்டது. அசல் கட்டுரையைப் படிக்கவும்.