दो तरफा पेरोव्स्काइट सौर सेल, अगला निवेश आउटलेट?

गैर-सिलिकॉन पतली-फिल्म बैटरियों की तीसरी पीढ़ी के प्रतिनिधि के रूप में, पेरोव्स्काइट बैटरियों ने अपने जन्म के बाद से बहुत ध्यान आकर्षित किया है। फोटोवोल्टिक निर्माताओं, पूंजी बाजार और अनुसंधान एवं विकास समूहों सभी को पेरोव्स्काइट सौर कोशिकाओं से काफी उम्मीदें हैं।

बाजार में आम क्रिस्टलीय सिलिकॉन सौर कोशिकाओं की तुलना में, पेरोव्स्काइट सौर कोशिकाओं में क्रिस्टलीय सिलिकॉन की प्रकाश अवशोषण क्षमता 10 गुना से अधिक है, और रूपांतरण दक्षता में लगातार सुधार हो रहा है। वे समृद्ध अनुप्रयोग परिदृश्यों और अपेक्षाकृत कम सामग्री निर्माण लागत के साथ अपेक्षाकृत हल्के और पतले भी हैं। नुकसान यह है कि स्थिरता अपेक्षाकृत खराब है और सेवा जीवन अपेक्षाकृत कम है।

हालाँकि, पेरोव्स्काइट के आसपास तकनीकी नवाचार और सुधार लगातार हो रहे हैं। कुछ लोग स्टैक्ड सौर ऊर्जा बनाने के लिए पेरोव्स्काइट और क्रिस्टलीय सिलिकॉन के मिश्रण पर ध्यान केंद्रित करते हैं। ऐसी शोध टीमें भी हैं जिन्होंने दक्षता में सुधार के लिए दो तरफा पेरोव्स्काइट कोशिकाएं विकसित की हैं।

कुछ दिन पहले, अमेरिकी ऊर्जा विभाग की राष्ट्रीय नवीकरणीय ऊर्जा प्रयोगशाला (एनआरईएल) की एक शोध टीम ने दावा किया था कि उनके नव विकसित दो तरफा पेरोव्स्काइट सौर कोशिकाओं ने 91 प्रतिशत -93 प्रतिशत सुविधा हासिल की है।

प्रायोगिक अध्ययन के अनुसार, दो तरफा पेरोव्स्काइट कोशिकाओं में एक तरफा पेरोव्स्काइट कोशिकाओं की तुलना में 20 प्रतिशत अधिक बिजली पैदा करने की क्षमता होती है।

"हाई-एफिशिएंसी बिफेशियल सिंगल-जंक्शन पेरोव्स्काइट सोलर सेल्स" शीर्षक वाला अध्ययन जूल पत्रिका में प्रकाशित हुआ था।

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पीठ पर परावर्तित प्रकाश प्राप्त करना सामने की दक्षता के करीब है

जैसा कि नाम से पता चलता है, तथाकथित डबल-साइडेड पेरोव्स्काइट सौर सेल का मतलब है कि दोनों तरफ बिजली पैदा करने के लिए सूरज की रोशनी को कैप्चर किया जा सकता है, और पीछे की तरफ कैप्चर की गई सूरज की रोशनी मुख्य रूप से मॉड्यूल के नीचे परावर्तित प्रकाश से आती है।

क्या परावर्तित प्रकाश को अवशोषित करने से दक्षता बहुत कम हो जाएगी?

एकल-पक्षीय सौर कोशिकाओं की दक्षता 26 प्रतिशत की रिकॉर्ड ऊंचाई पर पहुंच गई है। इस बार, एनआरईएल ने दावा किया कि उनके रिवर्स साइड की दक्षता सामने वाले हिस्से की दक्षता 91-93 प्रतिशत है, और रिवर्स साइड की दक्षता लगभग 24 प्रतिशत तक पहुंच सकती है। प्रभाव अभी भी बहुत अच्छा है.

शोधकर्ताओं का कहना है कि उन्होंने संशोधित मोटाई के साथ एक दो तरफा पेरोव्स्काइट सौर सेल का निर्माण किया है जो दो तरफा रोशनी के तहत बहुत करीबी क्षमता प्राप्त करता है। उन्होंने बैटरी के लिए आवश्यक मोटाई निर्धारित करने के लिए ऑप्टिकल और इलेक्ट्रिकल सिमुलेशन का उपयोग किया।

सौर स्पेक्ट्रम के कुछ हिस्सों में अधिकांश फोटॉन को अवशोषित करने के लिए, बिफेशियल सौर सेल के सामने की तरफ पेरोव्स्काइट परत पर्याप्त मोटी होनी चाहिए, लेकिन इतनी मोटी नहीं कि यह फोटॉन को अवरुद्ध कर दे। टीम ने प्रतिरोधक हानि को कम करने के लिए बैक इलेक्ट्रोड की आदर्श मोटाई भी निर्धारित की।

सिम्युलेटेड मूल्यों द्वारा निर्देशित, अनुसंधान टीम ने 850 नैनोमीटर की सटीक मोटाई के साथ बिफेशियल कोशिकाओं को डिजाइन किया। यह मानव बाल की मोटाई से बहुत कम है, जो लगभग 70,{2}} नैनोमीटर मोटा है।

शोधकर्ताओं ने दो तरफा रोशनी द्वारा प्राप्त दक्षता का मूल्यांकन करने के लिए सेल को दो सौर सिमुलेटरों के बीच रखा। प्रत्यक्ष प्रकाश सामने की ओर लक्षित होता है, जबकि पीछे परावर्तित प्रकाश प्राप्त होता है। जैसे-जैसे परावर्तित प्रकाश और सामने से प्रकाशित प्रकाश का अनुपात बढ़ता है, पेरोव्स्काइट कोशिकाओं की दक्षता बढ़ती है।

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दो तरफा पेरोव्स्काइट अधिक किफायती हैं

एनआरईएल का कहना है कि बाइफेशियल पेरोव्स्काइट कोशिकाओं का लक्ष्य सिंगल-साइड दक्षताओं के बराबर फ्रंट-साइड दक्षता हासिल करना है, जो कि विभिन्न वाणिज्यिक कोशिकाओं के लिए प्रकाशित किया गया है, जैसे ऑक्सफोर्ड पीवी के लिए 28.6 प्रतिशत, जबकि पीछे की ओर क्षमताएं बहुत करीब हैं इन स्तरों तक. परीक्षण कोशिकाओं में, फ्रंट-साइड रूपांतरण दक्षता 23 प्रतिशत थी, और बैक-साइड रूपांतरण दक्षता फ्रंट-साइड दक्षता का 91-93 प्रतिशत थी।

एनआरईएल के रसायन विज्ञान और नैनोसाइंस केंद्र के एक वरिष्ठ वैज्ञानिक काई झू ने कहा, "यह पेरोव्स्काइट सेल दोनों तरफ बहुत कुशलता से काम कर सकता है।"

उन्होंने कहा कि यद्यपि उत्पादन लागत एकल-पक्षीय कोशिकाओं की तुलना में अधिक है, लंबे समय में, डबल-पक्षीय पर्कोव्साइट्स की बिजली उत्पादन एकल-पक्षीय कोशिकाओं की तुलना में 10-20 प्रतिशत अधिक हो सकती है, जो साबित करती है कि दोहरी -पक्षीय पेरोव्स्काइट अधिक किफायती हैं।

अमेरिकी ऊर्जा विभाग के सौर ऊर्जा प्रौद्योगिकी कार्यालय द्वारा वित्त पोषित एनआरईएल अनुसंधान वर्तमान में काल्पनिक चरण में है।

वर्तमान में, एकल-पक्षीय पेरोव्स्काइट कोशिकाएँ अभी तक बड़े पैमाने पर उत्पादन में नहीं हैं, बिफ़ेशियल कोशिकाओं की तो बात ही छोड़ दें। उद्योग का मानना ​​है कि पेरोव्स्काइट सौर पीवी बाजार में प्रवेश कर सकते हैं, जिसकी शुरुआत छतों और छोटे पैमाने की परियोजनाओं से होगी। इन परियोजनाओं में, स्थापना लागत की तुलना में उच्च दक्षता अधिक महत्वपूर्ण है, और इसके लिए सबसे पहले मायोफेशियल तकनीक के नवाचार की आवश्यकता होती है। फिलहाल, यह उन लोगों के लिए एक बड़ी चिंता का विषय है जो इस तकनीक को बाजार में लाना चाहते हैं।

हालाँकि, दो तरफा सौर ऊर्जा एक ऐसी दिशा है जिसकी वैज्ञानिक अनुसंधान समुदाय लगातार खोज कर रहा है।

इससे पहले, नीदरलैंड एनर्जी रिसर्च सेंटर (ईसीएन) ने घोषणा की थी कि उसने 30.2 प्रतिशत तक की दक्षता के साथ एक दो तरफा टेंडेम पेरोव्स्काइट सौर सेल सफलतापूर्वक विकसित किया है, जो पारंपरिक सौर कोशिकाओं (लगभग 20 प्रतिशत) की दक्षता से एक तिहाई अधिक है। -22 प्रतिशत ).

सेल पेरोव्स्काइट पतली फिल्म प्रौद्योगिकी, क्रिस्टलीय सिलिकॉन प्रौद्योगिकी और दो तरफा सिलिकॉन प्रौद्योगिकी को अपनाता है। बिजली उत्पन्न करने के लिए सामने की ओर सूर्य के प्रकाश को अवशोषित करने के अलावा, पीछे की ओर बिजली उत्पन्न करने के लिए पर्यावरण से बिखरी हुई रोशनी और परावर्तित प्रकाश भी प्राप्त कर सकता है। इसलिए, इसकी व्यापक बिजली उत्पादन दक्षता अधिक है। इसने एकल-पक्षीय सौर कोशिकाओं की सीमा को सफलतापूर्वक तोड़ दिया और 30.2 प्रतिशत की उच्च फोटोइलेक्ट्रिक रूपांतरण दक्षता हासिल की।

चीन में, बाइफ़ेशियल क्रिस्टलीय सिलिकॉन सौर ऊर्जा के उपयोग के मामले पहले से ही मौजूद हैं। हुआडियन तियानजिन हैजिंग 1 मिलियन किलोवाट "नमक-सौर पूरक" फोटोवोल्टिक परियोजना दो तरफा सौर ऊर्जा का उपयोग करती है। "नमक-प्रकाश पूरक" पावर स्टेशन ने दो तरफा बिजली उत्पादन डिजाइन जोड़ा है। न केवल फोटोवोल्टिक पैनल का ऊपरी भाग सीधे विद्युत ऊर्जा को परिवर्तित कर सकता है, बल्कि पिछला हिस्सा पानी की सतह से परावर्तित सूर्य के प्रकाश को भी अवशोषित कर सकता है, जिससे फोटोवोल्टिक पावर स्टेशन की बिजली उत्पादन दक्षता 5 प्रतिशत -7 प्रतिशत तक बढ़ सकती है।