అతి-సన్నని, పారదర్శక సౌర కణాలు విద్యుత్ ఉత్పత్తి చేసే కిటికీల వైపు సూచిస్తున్నాయి

సౌర రూపకల్పనలో దీర్ఘకాల సమస్య నగర పరిష్కారాన్ని చేరుకుంటున్నట్లు కనిపిస్తోంది

సింగపూర్‌లోని నాన్యాంగ్ టెక్నాలజికల్ యూనివర్సిటీ పరిశోధకులు, చివరికి నేరుగా కిటికీలపై అమర్చగల అతి-సన్నని, అర్ధ-పారదర్శక పెరోవ్‌స్కైట్ సౌర కణాలను అభివృద్ధి చేసినట్లు చెబుతున్నారు. అందించిన మూల పాఠ్యం ప్రకారం, ఈ కణాలు మనిషి జుట్టు మందం కంటే సుమారు 10,000 రెట్లు సన్నగా, సంప్రదాయ పెరోవ్‌స్కైట్ సౌర కణాల కంటే సుమారు 50 రెట్లు సన్నగా ఉంటాయి, అదే సమయంలో ఈ అతి-సన్నని వర్గంలోని పరికరాలకు ఇప్పటివరకు నివేదించబడిన అత్యధిక సామర్థ్యాల్లో కొన్నింటిని నిలుపుకుంటాయి.

ఈ పనిలోని వాగ్దానం సులభంగా అర్థమవుతుంది. నగరాలు అపారమైన విద్యుత్‌ను వినియోగిస్తాయి, కానీ సాధారణ సౌర పలకలకు స్థలం పరిమితం. పైకప్పులు సహాయపడతాయి, కానీ అవి కూడా పరిమితమే. సాంద్ర నగర ప్రాంతాల్లో పెద్ద సౌర ఫార్ములకు అదనపు భూమి అరుదుగా లభిస్తుంది. భవన ముఖభాగాలు ఉపరితల ప్రాంతాన్ని ఇస్తాయి, కానీ సంప్రదాయ పలకలు పెద్దవి, భారమైనవి, మరియు దృశ్యపరంగా ఇబ్బందికరంగా ఉంటాయి. పారదర్శక లేదా అర్ధ-పారదర్శక సౌర పరికరాలు ఉపయోగించని గాజును విద్యుత్ ఉత్పత్తి చేసే మౌలిక వసతిగా మార్చే ఒక మార్గంగా చాలా కాలంగా భావించబడుతున్నాయి. సమస్య పనితీరు.

సౌర కణాలు కాంతిని శోషించడం ద్వారా పనిచేస్తాయి. కిటికీలు, నిర్వచనం ప్రకారం, కాంతిని దాటనివ్వాలి. సౌర పరికరం ఎంత పారదర్శకంగా మారితే, అంత ఎక్కువగా ఉపయోగకరమైన శక్తిని సేకరించడం కష్టమవుతుంది. NTU బృందం పని ముఖ్యమైనది, ఎందుకంటే ఆ తారతమ్యాన్ని మరింత ఆచరణీయ దిశగా మార్చడానికి ప్రయత్నిస్తోంది.

నిజమైన భవనాల్లో సన్నదనం ఎందుకు ముఖ్యం

వాణిజ్య సౌర వ్యవస్థలు ఫోటోవోల్టాయిక్ పొరలకే పరిమితం కావని మూల పదార్థం హైలైట్ చేస్తోంది. వాటిలో మందమైన రక్షణ గాజు, ఎన్‌క్యాప్సులేషన్, లోహ సంపర్కాలు, మౌంటింగ్ హార్డ్వేర్, మరియు నిర్మాణ చట్రం కూడా ఉంటాయి. ఒక సాధారణ గృహ సౌర పలక సుమారు 18 నుంచి 23 కిలోల బరువు ఉండి, అనుకూల పరిస్థితుల్లో సుమారు 350 నుంచి 450 వాట్లు ఉత్పత్తి చేస్తుంది. అలాంటి వ్యవస్థల బరువును మోయగలలా రూపొందించిన పైకప్పులపై అది బాగా పనిచేస్తుంది, కానీ దాన్ని ఆకాశహర్మ్య స్థాయిలో ఊహించుకోవడం చాలా కష్టం.

ఆధునిక కార్యాలయ టవర్ సంవత్సరానికి అనేక గిగావాట్ట్-గంటల విద్యుత్‌ను వినియోగించగలదు. ఒక డెవలపర్ ఆ డిమాండ్‌లో గణనీయమైన భాగాన్ని సంప్రదాయ పలకాలతో సమతుల్యం చేయాలనుకున్నా, వాటిని ఎక్కడ అమర్చాలి, ఒక నిర్మాణం ఎంత బరువును లేదా ముఖభాగ భంగాన్ని తట్టుకోగలదు అనే విషయంలో కఠిన భౌతిక పరిమితులు ఉన్నాయి. ఆ సందర్భంలో, అతి-సన్నని కిటికీ-అమర్చే ఫోటోవోల్టాయిక్స్ వేరే మార్గాన్ని అందిస్తాయి. అవి అన్ని ఇతర సౌర స్థాపనలను భర్తీ చేయకపోయినా, ఒక నిశ్చల ఉపరితలాన్ని క్రియాశీల ఉపరితలంగా మార్చగలవు.

మూల పాఠ్యం కార్యాలయ గాజు కప్పులతో పాటు గాజు ముఖభాగాలు, స్మార్ట్ గ్లాసెస్, వాహన సన్‌రూఫ్‌లు, మరియు ఇప్పటివరకు విద్యుత్ ఉత్పత్తికి తక్కువ లేదా ఏమాత్రం తోడ్పడని ఇతర సూర్యకాంతి-తాకే ఉపరితలాలను కూడా సూచిస్తోంది. ఈ వినియోగ పరిధి ముఖ్యమైనది, ఎందుకంటే ఈ సాంకేతికత కేవలం ఆర్కిటెక్చరల్ షోకేస్‌ల కోసం మాత్రమే కాకుండా రూపొందించబడుతోందని సూచిస్తుంది. బరువు, వంపుతనం, మరియు పారదర్శకత అన్నీ ప్రాధాన్యమున్న అనేక డిజైన్ వాతావరణాలకు ఇది సరిపోవచ్చు.

పెరోవ్‌స్కైట్‌లు ఇంకా ఆకర్షణీయంగానే ఉన్నా, కష్టమైనవి

NTU పని పెరోవ్‌స్కైట్‌లపై ఆధారపడింది, ఇవి సౌర సామర్థ్యంతో భారీ ఆసక్తిని పొందిన పదార్థాల వర్గం. పెరోవ్‌స్కైట్ పరికరాలు తేలికగా, అత్యంత అనుకూలంగా ఉండగలవు, అందువల్ల సంప్రదాయ సిలికాన్ ఎదుర్కోవడానికి ఇబ్బంది పడే ఆకారాలకు బలమైన అభ్యర్థులుగా నిలుస్తాయి. కానీ పారదర్శకత మరియు శక్తి మార్పిడి మధ్య సమతుల్యత వంటి ప్రాయోగిక సవాళ్లూ ఉన్నాయి.

మూల పాఠ్యం NTU కణాలను పూర్తిగా కనపడనివిగా కాకుండా అర్ధ-పారదర్శకంగా వివరిస్తోంది, ఇది ముఖ్యమైన సాంకేతిక స్పష్టీకరణ. ఉపయోగకరమైన విద్యుత్ ఉత్పత్తి చేసే కిటికీకి సంపూర్ణ ఆప్టికల్ అదృశ్యత అవసరం లేకపోవచ్చు; కాంతి ప్రసారం మరియు విద్యుత్ ఉత్పత్తి మధ్య సమంజసమైన సమతుల్యత అవసరం. నివేదించిన ఫలితం విశేషంగా నిలవడానికి కారణం, ఈ అత్యంత సన్నని వర్గంలో ఇప్పటివరకు నివేదించబడిన అత్యుత్తమ సామర్థ్యాల్లో కొన్నింటిని పరికరాలు కాపాడుకున్నాయన్నదే.

ఈ పదజాలం విజయాన్ని సరైన చట్రంలో ఉంచుతుంది. ఇది మార్కెట్‌కు సిద్ధమైన సాధారణ పైకప్పు మాడ్యూళ్లకు ప్రత్యామ్నాయంగా ప్రస్తావించబడటం లేదు. ఇది చాలా సవాలుతో కూడిన ఫోటోవోల్టాయిక్ రూపకల్పన వర్గంలో అర్థవంతమైన పురోగతిగా చూపబడుతోంది, ముఖ్యంగా సంప్రదాయ మాడ్యూళ్లు తరచూ అనువుగా లేని ఉపరితలాల కోసం.

ప్రోటోటైప్ నుండి నగర skyline వరకు ప్రయాణం ఇంకా చాలా ఉంది

చాలా ఆశాజనక పదార్థ కథల మాదిరిగానే, ల్యాబ్ ఫలితం నుంచి పెద్ద స్థాయి అమలు వరకు దూకడం ఇంకా పెద్దదే. అందించిన మూల పాఠ్యం దీనిపై జాగ్రత్తగా ఉంది. ఈ పరిశోధన “చివరికి” విద్యుత్ ఉత్పత్తి చేసే కిటికీలు మరియు అలాంటి ఉత్పత్తుల దారిని వేయగలదని చెబుతోంది. అది తగిన మాట. నగర నిర్మాణ ఉత్పత్తులు దీర్ఘకాలికత, తయారీ స్థిరత్వం, ఖర్చు, వాతావరణ ప్రభావం, మరియు ఇప్పటికే ఉన్న వ్యవస్థలతో ఏకీకరణ వంటి కఠిన అవసరాలను ఎదుర్కోవాలి.

అయినా, ఇలాంటి పనికి వ్యూహాత్మక విలువ నిజమైనదే. నగరాల్లో డీకార్బనైజేషన్ అనేది జనసాంద్రత కేంద్రాల దూరంలో కొత్త పునరుత్పాదక ప్లాంట్లు నిర్మించడం మాత్రమే కాదు. ఇప్పటికే రోజువారీ జీవితంలో భాగమైన ఉపరితలాలను ఉపయోగించే కొత్త మార్గాలను కనుగొనడం కూడా. ఆధునిక ఆర్కిటెక్చర్, రవాణా, వినియోగ ఉత్పత్తుల్లో గాజు ఎక్కడికక్కడ ఉంది. ఆ సందర్భాలకు సరిపోయేంత సన్నగా, తేలికగా, మరియు దృశ్యపరంగా ఆమోదయోగ్యంగా మారే ఫోటోవోల్టాయిక్ సాంకేతికత, సౌరశక్తి ఉండగల ప్రదేశాల పటాన్ని విస్తరిస్తుంది.

అందువల్ల NTU పరిశోధన పదార్థ విజ్ఞానం మరియు నగర రూపకల్పన కలిసే చోట నిలుస్తోంది. ప్రస్తుతం పారదర్శకత మరియు విద్యుత్‌ను వేరు వేరు విధులుగా భావించే వాతావరణాల్లో శక్తి ఉత్పత్తిని మరింత సున్నితంగా ఏకీకృతం చేయగలమా అని ఇది ప్రశ్నిస్తోంది.

పెద్ద ఆలోచన: భారీ హార్డ్వేర్ లేకుండా పంపిణీ ఉత్పత్తి

పారదర్శక లేదా అర్ధ-పారదర్శక సౌర కణాల ఆకర్షణ అర్థం చేసుకోవడం ఎప్పుడూ కష్టం కాదు. సవాలు వాటిని తగినంత సన్నగా, సమర్థవంతంగా, మరియు అనుకూలంగా మార్చడమే. NTU బృందం తెలిపిన ఫలితం ఆ ప్రశ్నలకు తుది సమాధానం ఇవ్వదు, కానీ పనితీరు తరచూ వేగంగా తగ్గే వర్గంలో కూడా అతి-సన్నని పెరోవ్‌స్కైట్ కణాలు ఆశ్చర్యకరంగా సామర్థ్యవంతంగా ఉండగలవని చూపిస్తూ వాటిని ముందుకు నెడుతుంది.

ఈ పురోగతి కొనసాగితే, అత్యంత ముఖ్యమైన మార్పు సౌందర్యపరమైనది కాకుండా మౌలిక వసతులకు సంబంధించినదై ఉండొచ్చు. భవనాలు, వాహనాలు, మరియు ధరించగల ఉపరితలాలు సంప్రదాయ పలకల ఆకారాలపై ఆధారపడకుండా తమ విద్యుత్‌లో కనీసం కొంత భాగాన్ని తామే ఉత్పత్తి చేయడం ప్రారంభించవచ్చు. స్థల పరిమితులతో పోరాడుతున్న నగరాలకు ఇది గణనీయమైన డిజైన్ మార్పు అవుతుంది.

• NTU సింగపూర్ పరిశోధకులు అతి-సన్నని అర్ధ-పారదర్శక పెరోవ్‌స్కైట్ సౌర కణాలను అభివృద్ధి చేసినట్లు చెబుతున్నారు.
• ఈ కణాలను మానవ జుట్టు మందం కంటే సుమారు 10,000 రెట్లు సన్నని వాటిగా పేర్కొంటున్నారు.
• సాంప్రదాయ పలకలు అనువుగా లేని కిటికీలు మరియు ఇతర ఉపరితలాల్లో సమీకరణను ఈ పని లక్ష్యంగా పెట్టుకుంది.
• నివేదించిన పరికరాలు అతి-సన్నని వర్గానికి అసాధారణంగా ఉన్నత సామర్థ్యాన్ని నిలుపుకున్నాయి.
• ఈ పరిశోధన భవిష్యత్ విద్యుత్ ఉత్పత్తి చేసే కిటికీలు, ముఖభాగాలు, మరియు వాహన గ్లేజింగ్‌కు తోడ్పడవచ్చు.

ఈ వ్యాసం New Atlas నివేదిక ఆధారంగా. మూల వ్యాసాన్ని చదవండి.