மிக மெல்லிய, வெளிப்படையான சூரிய செல்கள் மின்சாரம் உற்பத்தி செய்யும் ஜன்னல்களை நோக்கி சுட்டிக்காட்டுகின்றன

சூரிய வடிவமைப்பில் நீண்டநாள் இருந்த ஒரு சிக்கல் நகர்ப்புற தீர்வை நோக்கி நகர்கிறது போலத் தெரிகிறது

சிங்கப்பூரில் உள்ள நன்யாங் தொழில்நுட்பப் பல்கலைக்கழக ஆராய்ச்சியாளர்கள், மிக மெல்லிய, அரை-வெளிப்படையான பெரோவ்ஸ்கைட் சூரிய செல்களை உருவாக்கியுள்ளதாகக் கூறுகின்றனர்; இவை இறுதியில் நேரடியாக ஜன்னல்களில் பொருத்தப்படலாம். வழங்கப்பட்ட மூல உரையின் படி, இந்த செல்கள் மனித முடியின் தடிமனைக் காட்டிலும் சுமார் 10,000 மடங்கு மெல்லியவை மற்றும் பாரம்பரிய பெரோவ்ஸ்கைட் சூரிய செல்களைக் காட்டிலும் சுமார் 50 மடங்கு மெல்லியவை; அதே சமயம் இந்த மிக மெல்லிய வகை சாதனங்களில் இதுவரை அறிக்கையிடப்பட்ட மிக உயர்ந்த செயல்திறன்களில் சிலவற்றை தக்கவைத்துள்ளன.

இந்தப் பணியின் வாக்குறுதி புரிந்துகொள்ள எளிது. நகரங்கள் மிகப் பெரும் அளவில் மின்சாரம் பயன்படுத்துகின்றன, ஆனால் சாதாரண சூரிய பலகைகளுக்கு இடம் குறைவு. கூரைகள் உதவலாம், ஆனால் அவற்றுக்கும் வரம்புகள் உள்ளன. அடர்த்தியான நகர்ப்புற பகுதிகளில் பெரிய சூரியப் புலங்களுக்கு கூடுதல் நிலம் அரிதாகவே கிடைக்கும். கட்டிட முகப்புகள் பரப்பு தரினும், பாரம்பரிய பலகைகள் பெரிதும், கனமாகவும், கண்ணுக்குத் தெளிவாகத் தடையாகவும் இருக்கும். வெளிப்படையான அல்லது அரை-வெளிப்படையான சூரிய சாதனங்கள், பயன்பாடின்றி இருக்கும் கண்ணாடியை மின்சாரம் உற்பத்தி செய்யும் கட்டமைப்பாக மாற்றும் வழிகளில் ஒன்றாக நீண்ட காலமாகக் கருதப்பட்டுள்ளன. சிக்கல் செயல்திறன்தான்.

சூரிய செல்கள் ஒளியை உறிஞ்சுவதன் மூலம் இயங்குகின்றன. ஜன்னல்கள், வரையறையாக, ஒளியை கடத்த வேண்டும் என எதிர்பார்க்கப்படுகிறது. ஒரு சூரிய சாதனம் மேலும் வெளிப்படையாக ஆகும் அளவுக்கு, பயன்படக்கூடிய ஆற்றலை சேகரிப்பது அதほど கடினமாகிறது. NTU குழுவின் பணி முக்கியமானது, ஏனெனில் அந்த சமநிலையை நடைமுறைபூர்வமான திசையில் நகர்த்த முயல்கிறது.

உண்மையான கட்டிடங்களில் மெல்லிய தன்மை ஏன் முக்கியம்

வணிக சூரிய அமைப்புகள் என்பது வெறும் ஒளி மின்மாற்றி அடுக்குகள் மட்டுமல்ல என்பதை மூலப் பொருள் வலியுறுத்துகிறது. அவை தடிமனான பாதுகாப்புக் கண்ணாடி, மூடுபொருள், உலோக தொடர்புகள், பொருத்தும் உபகரணங்கள், மற்றும் கட்டமைப்பு சட்டகங்களையும் கொண்டிருக்கும். ஒரு சாதாரண குடியிருப்பு பலகை சுமார் 18 முதல் 23 கிலோகிராம் வரை எடையுள்ளதுடன், சிறந்த சூழலில் சுமார் 350 முதல் 450 வாட்ஸ் வரை உற்பத்தி செய்யும். இப்படிப்பட்ட அமைப்புகளை தாங்குமாறு வடிவமைக்கப்பட்ட கூரைகளில் அது நன்றாக இயங்கும்; ஆனால் அதை உயர்மாடிக் கட்டிட அளவிற்கு கற்பனை செய்வது மிகவும் கடினம்.

ஒரு நவீன அலுவலகக் கோபுரம் ஆண்டுக்கு பல கிகாவாட்-மணிநேர மின்சாரத்தை பயன்படுத்தலாம். ஒரு உருவாக்குநர் அந்த தேவையின் குறிப்பிடத்தக்க பகுதியை பாரம்பரிய பலகைகளால் சமநிலைப்படுத்த விரும்பினாலும், அந்த பலகைகளை எங்கு பொருத்துவது, ஒரு கட்டிடம் எவ்வளவு எடையை அல்லது முகப்பு மாற்றத்தை தாங்கும் என்பதில் கடுமையான இயற்பியல் வரம்புகள் உள்ளன. அந்த நிலையில், மிக மெல்லிய ஜன்னல்-பொருத்தக்கூடிய ஒளி மின்சாதனங்கள் வேறொரு பாதையைக் கொடுக்கின்றன. அவை மற்ற சூரிய அமைப்புகளை முழுமையாக மாற்றாமல் இருந்தாலும், ஒரு செயலற்ற மேற்பரப்பை செயல்படும் மேற்பரப்பாக மாற்றக்கூடும்.

மூல உரை அலுவலகக் கண்ணாடிப் பகுதி மட்டுமல்லாமல், கண்ணாடி முகப்புகள், ஸ்மார்ட் கண்ணாடிகள், வாகன சன்ரூஃப்கள், மற்றும் தற்போது மின்சாரம் உற்பத்தியில் சிறிது அல்லது எதுவும் பங்களிக்காத சூரிய ஒளி அதிகம் பெறும் பிற மேற்பரப்புகளையும் பட்டியலிடுகிறது. இந்த பரவல் முக்கியமானது, ஏனெனில் இந்தத் தொழில்நுட்பம் கட்டிடக் கலைக் கண்காட்சிகளுக்காக மட்டுமே உருவாக்கப்படவில்லை என்பதை இது காட்டுகிறது. எடை, நெகிழ்வு, வெளிப்படைத்தன்மை ஆகியவற்றின் சமநிலை முக்கியமான பல வடிவமைப்பு சூழல்களில் இது பொருத்தமாக இருக்கலாம்.

பெரோவ்ஸ்கைட்கள் இன்னும் கவர்ச்சிகரமானவை, ஆனால் கடினமானவை

NTU பணியானது பெரோவ்ஸ்கைட்கள் மீது அடிப்படையாக்கப்பட்டுள்ளது; இவை சூரிய ஆற்றல் சாத்தியங்களால் மிகுந்த கவனத்தை ஈர்த்துள்ள ஒரு பொருள் வகை. பெரோவ்ஸ்கைட் சாதனங்கள் எடை குறைந்தவை மற்றும் மிகுந்த ஒத்திசைவுடையவையாக இருக்க முடியும்; அதனால் பாரம்பரிய சிலிகான் சமாளிக்கப் போராடும் வடிவங்களுக்கு இவை வலுவான வேட்பாளர்கள். ஆனால் வெளிப்படைத்தன்மை மற்றும் ஆற்றல் மாற்றம் இடையிலான சமநிலை உட்பட நடைமுறை சவால்களும் உள்ளன.

மூல உரை NTU செல்களை முழுமையாக மறைந்துபோகும் வகையில் அல்ல, அரை-வெளிப்படையாக விவரிக்கிறது; இது முக்கியமான தொழில்நுட்ப விளக்கம். பயனுள்ள மின்சாரம் உற்பத்தி செய்யும் ஜன்னலுக்கு முற்றிலும் கண்ணுக்குத் தெரியாமல் இருப்பது தேவையில்லை; ஒளி ஊடுருவல் மற்றும் மின்சார உற்பத்தி இடையிலான ஏற்றுக்கொள்ளத்தக்க சமநிலை போதுமானது. தெரிவிக்கப்பட்ட முடிவை குறிப்பிடத்தக்கதாக ஆக்கும் விஷயம், இந்த மிக மெல்லிய வகையில் இதுவரை பதிவு செய்யப்பட்ட மிக உயர்ந்த செயல்திறன்களில் சிலவற்றை சாதனங்கள் தக்கவைத்துள்ளன என்பதே.

இந்த வார்த்தைகள் சாதனையை சரியான சூழலில் வைக்கின்றன. இது சந்தையில் உடனடி பயன்பாட்டிற்கு தயாரான வழக்கமான கூரைப் பலகைகளுக்கு மாற்றாகக் கூறப்படவில்லை. இது மிகவும் கடினமான ஒளி மின்சாதன வடிவமைப்பு வகையில் ஒரு முக்கிய முன்னேற்றமாகக் காட்டப்படுகிறது; பாரம்பரிய பலகைகள் பெரும்பாலும் நடைமுறைக்கு ஒவ்வாத மேற்பரப்புகளை நோக்கி.

முன்மாதிரி நிலையிலிருந்து நகர skyline வரை செல்லும் பாதை இன்னும் நீளமானது

பல நம்பிக்கைக்குரிய பொருட் கதைகளில் போல, ஆய்வக முடிவிலிருந்து பெருமளவு பயன்பாட்டிற்கு மாறும் தாவல் இன்னும் பெரியது. வழங்கப்பட்ட மூல உரை இதைப் பற்றி கவனமாக உள்ளது. அது இந்த ஆராய்ச்சி “இறுதியில்” மின்சாரம் உற்பத்தி செய்யும் ஜன்னல்கள் மற்றும் அதைப் போன்ற தயாரிப்புகளுக்கான பாதையை அமைக்கலாம் எனக் கூறுகிறது. அது பொருத்தமான சொற்றொடரே. நகரக் கட்டுமானப் பொருட்கள் நீடித்தன்மை, உற்பத்தி ஒரே மாதிரித்தன்மை, செலவு, வானிலைத் தாக்கம், மற்றும் ஏற்கனவே உள்ள அமைப்புகளுடன் ஒருங்கிணைப்பு போன்ற கடினமான தேவைகளை எதிர்கொள்கின்றன.

அதையும் மீறி, இப்படியான பணியின் மூலோபாய மதிப்பு உண்மையானது. நகரங்களில் கார்பன் குறைப்பு என்பது மக்கள் மையங்களிலிருந்து தொலைவில் புதிய புதுப்பிக்கத்தக்க மின்திட்டங்களை அமைப்பது மட்டுமல்ல. அன்றாட வாழ்க்கையில் ஏற்கனவே உள்ள மேற்பரப்புகளை பயன்படுத்துவதற்கான புதிய வழிகளை கண்டுபிடிப்பதும்கூட. நவீன கட்டிடக்கலை, போக்குவரத்து, மற்றும் நுகர்வோர் பொருட்களில் கண்ணாடி எங்கும் உள்ளது. அந்த சூழல்களுக்கு ஏற்ப ஒரு ஒளி மின்சாதனம் மெல்லிய, இலகுவான, மற்றும் பார்வைக்கு ஏற்றதாக மாறினால், அது சூரிய ஆற்றல் வாழக்கூடிய இடத்தின் வரைபடத்தை விரிவாக்கும்.

அதனால் NTU ஆராய்ச்சி பொருட் அறிவியலும் நகர வடிவமைப்பும் சந்திக்கும் புள்ளியில் உள்ளது. தற்போதைய சூழல்கள் வெளிப்படைத்தன்மை மற்றும் மின்சாரம் ஆகியவற்றை தனித்த செயல்களாகக் கருதுகின்றன; அவற்றில் ஆற்றல் உற்பத்தியை இன்னும் மென்மையாக ஒருங்கிணைக்க முடியுமா என்பதே அது கேட்கும் கேள்வி.

பெரிய யோசனை: பெரும் உபகரணங்கள் இல்லாத பரவலான மின்உற்பத்தி

வெளிப்படையான அல்லது அரை-வெளிப்படையான சூரிய செல்களின் ஈர்ப்பு எப்போதும் புரிந்துகொள்ள எளிதானதே. சவால் அவற்றை போதுமான மெல்லியதாக, செயல்திறன் மிக்கதாக, மற்றும் பயன்படுத்தத் தகுந்த வகையில் மாற்றுவதில்தான். NTU குழுவின் தெரிவிக்கப்பட்ட முடிவு அந்த கேள்விகளை இறுதியாகத் தீர்க்கவில்லை, ஆனால் செயல்திறன் விரைவில் குறையும் ஒரு வகையில் கூட மிக மெல்லிய பெரோவ்ஸ்கைட் செல்கள் ஆச்சரியமாக திறன் கொண்டவையாக இருக்க முடியும் என்பதை காட்டி, அவற்றை முன்னோக்கி நகர்த்துகிறது.

இந்த முன்னேற்றம் தொடர்ந்தால், மிக முக்கியமான மாற்றம் அழகியல் மாற்றமாக அல்ல, கட்டமைப்புச் சார்ந்த மாற்றமாக இருக்கலாம். கட்டிடங்கள், வாகனங்கள், மற்றும் அணியக்கூடிய மேற்பரப்புகள் பாரம்பரிய பலகை வடிவங்களை நம்பாமல் தங்களுக்குத் தேவையான மின்சாரத்தின் குறைந்தபட்ச பகுதியையாவது தாங்களே உற்பத்தி செய்யத் தொடங்கலாம். இடக் கட்டுப்பாடுகளுடன் போராடும் நகரங்களுக்கு இது முக்கியமான வடிவமைப்பு மாற்றமாக இருக்கும்.

• NTU சிங்கப்பூர் ஆராய்ச்சியாளர்கள் மிக மெல்லிய அரை-வெளிப்படையான பெரோவ்ஸ்கைட் சூரிய செல்களை உருவாக்கியதாகக் கூறுகின்றனர்.
• இந்த செல்கள் மனித முடியின் சுமார் 10,000 மடங்கு மெல்லியதாக விவரிக்கப்படுகின்றன.
• இந்தப் பணி ஜன்னல்கள் மற்றும் பாரம்பரிய பலகைகள் நடைமுறைக்கு ஒவ்வாத பிற மேற்பரப்புகளில் ஒருங்கிணைப்பை நோக்குகிறது.
• தெரிவிக்கப்பட்ட சாதனங்கள் மிக மெல்லிய வகைக்கான அரிதாக உயர்ந்த செயல்திறனை தக்கவைத்துள்ளன.
• இந்த ஆராய்ச்சி எதிர்கால மின்சாரம் உற்பத்தி செய்யும் ஜன்னல்கள், முகப்புகள், மற்றும் வாகனக் கண்ணாடிகளுக்கு ஆதரவாக இருக்கலாம்.

இந்தக் கட்டுரை New Atlas செய்தியை அடிப்படையாகக் கொண்டது. மூலக் கட்டுரையைப் படிக்கவும்.