પાવર જનરેટ કરવા માટે સૌર ઉર્જાનો ઉપયોગ કરવામાં પ્રગતિ

અભ્યાસ નવલકથા ઓલ-પેરોવસ્કાઇટ ટેન્ડમનું વર્ણન કરે છે સૌર કોષ કે જે વિદ્યુત શક્તિ ઉત્પન્ન કરવા માટે સૂર્યની ઊર્જાનો ઉપયોગ કરવા માટે સસ્તી અને વધુ કાર્યક્ષમ રીત પ્રદાન કરવાની ક્ષમતા ધરાવે છે

ના બિન-નવીનીકરણીય સ્ત્રોત પર અમારી નિર્ભરતા ઊર્જા કોલસો, તેલ, ગેસ જેવા અશ્મિભૂત ઇંધણ તરીકે ઓળખાતા માનવજાત અને પર્યાવરણ પર જબરદસ્ત નકારાત્મક અસર પડી છે. અશ્મિભૂત ઇંધણને બાળવાથી ગ્રીનહાઉસ અસરમાં વધારો થાય છે અને ગ્લોબલ વોર્મિંગનું કારણ બને છે, રહેઠાણોનો નાશ થાય છે, હવા, પાણી અને જમીનનું પ્રદૂષણ થાય છે અને જાહેર આરોગ્યને અસર કરે છે. ટકાઉ ટેક્નોલોજી બનાવવાની તાતી જરૂરિયાત છે જે મદદ કરી શકે શક્તિ વિશ્વ સ્વચ્છ ઊર્જાનો ઉપયોગ કરે છે. સૌર ઊર્જા ટેક્નોલોજી એ એક એવી પદ્ધતિ છે જે સૂર્યના પ્રકાશનો ઉપયોગ કરવાની ક્ષમતા ધરાવે છે - ઊર્જાનો સૌથી વિપુલ પુનઃપ્રાપ્ય સ્ત્રોત - અને તેને વિદ્યુત ઊર્જા અથવા શક્તિમાં રૂપાંતરિત કરે છે. ના ફાયદાકારક પરિબળો સૌર માનવો અને પર્યાવરણને લાભ આપવાની દ્રષ્ટિએ ઊર્જાના ઉપયોગને પ્રોત્સાહન આપવામાં મુખ્ય ભૂમિકા ભજવી છે સૌર ઊર્જા

સિલિકોન એ સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતી સામગ્રી છે સૌર માં કોષો સૌર પેનલ જે આજે બજારમાં ઉપલબ્ધ છે. ની ફોટોવોલ્ટેઇક પ્રક્રિયા સૌર કોષો કોઈપણ બળતણના વધારાના ઉપયોગ વિના સૂર્યપ્રકાશને વીજળીમાં પરિવર્તિત કરી શકે છે. સિલિકોનની ડિઝાઇન અને કાર્યક્ષમતા સૌર મેન્યુફેક્ચરિંગ અને ટેક્નોલોજીમાં પ્રગતિને કારણે પેનલ્સમાં દાયકાઓમાં નોંધપાત્ર સુધારો થયો છે. a ની ફોટોવોલ્ટેઇક કાર્યક્ષમતા સૌર કોષને ઊર્જાના ભાગ તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે જે સૂર્યપ્રકાશના સ્વરૂપમાં હોય છે અને જે વીજળીમાં રૂપાંતરિત થઈ શકે છે. ફોટોવોલ્ટેઇક કાર્યક્ષમતા અને એકંદર ખર્ચ બે મુખ્ય મર્યાદિત પરિબળો છે સૌર આજે પેનલ.

સિલિકોન સિવાય સૌર કોષો, ટેન્ડમ સૌર કોષો પણ ઉપલબ્ધ છે જેમાં ચોક્કસ કોષોનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે જે સૂર્યના સ્પેક્ટ્રમના દરેક વિભાગ માટે ઑપ્ટિમાઇઝ કરવામાં આવે છે જેનાથી એકંદર કાર્યક્ષમતામાં વધારો થાય છે. પેરોવસ્કાઇટ્સ નામની સામગ્રી સૂર્યપ્રકાશમાંથી ઉચ્ચ-ઊર્જા ધરાવતા વાદળી ફોટોન એટલે કે સૂર્યના સ્પેક્ટ્રમના અન્ય ભાગને શોષવામાં સિલિકોન કરતાં વધુ સારી માનવામાં આવે છે. પેરોવસ્કાઈટ્સ પોલીક્રિસ્ટલાઈન સામગ્રી છે (સામાન્ય રીતે મેથિલેમોનિયમ લીડ ટ્રાઈહાલાઈડ (CH3NH3PbX3, જ્યાં X આયોડિન, બ્રોમિન અથવા ક્લોરિન અણુ છે). પેરોવસ્કાઈટ્સ સૂર્યપ્રકાશ-શોષી લેયર્સ પર પ્રક્રિયા કરવા માટે સરળ છે. અગાઉના અભ્યાસોએ સિલિકોન અને પેરોવસ્કાઈટ્સને સૌર કોશિકાઓમાં સંયોજિત કર્યા છે. ટોચ જે પેરોવસ્કાઇટ કોષો સાથે પીળા, લાલ અને નજીકના ઇન્ફ્રારેડ ફોટોનને શોષી શકે છે આમ પાવરનું ઉત્પાદન લગભગ બમણું કરે છે.

માં પ્રકાશિત નવા અધ્યયનમાં વિજ્ઞાન 3 મેના રોજ સંશોધકોએ સૌપ્રથમ વખત તમામ પેરોવસ્કાઈટ્સ ટેન્ડમ સોલર સેલ વિકસાવ્યા છે જે 25 ટકા સુધીની કાર્યક્ષમતા આપે છે. આ સામગ્રીને લીડ-ટીન મિશ્રિત લો-બેન્ડ ગેપ પેરોવસ્કાઈટ ફિલ્મ ((FASnI3)0.6 MAPbI3)0.4; ફોર્મામિડીનિયમ માટે એફએ અને મેથિલેમોનિયમ માટે MA). ટીનમાં હવામાંથી ઓક્સિજન સાથે પ્રતિક્રિયા કરવાનો ગેરલાભ છે જે સ્ફટિકીય જાળીમાં ખામી સર્જે છે જે વિદ્યુત ચાર્જની હિલચાલને વિક્ષેપિત કરી શકે છે. સૌર સેલ ત્યાં કોષની કાર્યક્ષમતાને મર્યાદિત કરે છે. સંશોધકોએ પેરોવસ્કાઈટમાં ટીનને ઓક્સિજન સાથે પ્રતિક્રિયા કરતા અટકાવવાનો માર્ગ શોધી કાઢ્યો. તેઓએ લીડ-ટીન મિશ્રિત લો-બેન્ડ ગેપ પેરોવસ્કાઈટ ફિલ્મોના માળખાકીય અને ઓપ્ટોઈલેક્ટ્રોનિક ગુણધર્મોને નોંધપાત્ર રીતે સુધારવા માટે ગુઆનિડીનિયમ થિયોસાયનેટ નામના રાસાયણિક સંયોજનનો ઉપયોગ કર્યો. ગુઆનિડીનિયમ થિયોસાયનેટ સંયોજન પેરોવસ્કાઇટ સ્ફટિકોને કોટ કરે છે સૌર શોષી લેતી ફિલ્મ આમ ઓક્સિજનને ટીન સાથે પ્રતિક્રિયા કરવા માટે અંદર જતા અટકાવે છે. આ તરત જ સોલાર સેલની કાર્યક્ષમતા 18 થી 20 ટકા સુધી વધારી દે છે. ઉપરાંત, જ્યારે આ નવી સામગ્રીને પરંપરાગત રીતે ઉપયોગમાં લેવાતા ઉચ્ચ-શોષક ટોચના પેરોવસ્કાઈટ સ્તર સાથે જોડવામાં આવી, ત્યારે કાર્યક્ષમતા વધીને 25 ટકા થઈ ગઈ.

વર્તમાન અભ્યાસમાં તમામ પેરોવસ્કાઈટ પાતળી-ફિલ્મોનો ઉપયોગ કરીને સૌર કોષોની સૌપ્રથમ વખત ડિઝાઇનનું વર્ણન કરવામાં આવ્યું છે અને આ ટેક્નોલોજી એક દિવસ સૌર કોષોમાં સિલિકોનનું સ્થાન લઈ શકશે. નવી સામગ્રી ઉચ્ચ ગુણવત્તાની છે, સસ્તી છે અને તેનું ફેબ્રિકેશન સરળ છે જ્યારે સિલિકોન અને સિલિકોન-પેરોવસ્કાઇટ્સ ટેન્ડમ સેલની સરખામણીમાં કિંમત ઓછી છે. પેરોવસ્કાઇટ્સ એ સિલિકોનની સરખામણીમાં માનવસર્જિત સામગ્રી છે અને પેરોવસ્કાઇટ્સ આધારિત સોલાર પેનલ લવચીક, હલકો અને અર્ધ-પારદર્શક છે. જોકે વર્તમાન સામગ્રી સિલિકોન-પેરોવસ્કાઈટ ટેક્નોલોજીની કાર્યક્ષમતાને વટાવવામાં થોડો સમય લેશે. તેમ છતાં, પેરોવસ્કાઇટ આધારિત પોલીક્રિસ્ટલાઇન ફિલ્મોમાં ટેન્ડમ સોલાર સેલ ડિઝાઇન કરવાની ક્ષમતા હોય છે જે અન્ય પરિબળોને અવરોધ વિના રાખીને 30 ટકા સુધી કાર્યક્ષમતા પ્રદાન કરી શકે છે. પર્યાવરણ પરની અસર ઘટાડવા માટે સામગ્રીને મજબૂત, વધુ સ્થિર અને રિસાયકલ કરવા યોગ્ય બનાવવા માટે વધુ અભ્યાસની જરૂર છે. સૌર ઉર્જા ક્ષેત્ર સૌથી ઝડપથી વિકસતું ક્ષેત્ર છે અને અંતિમ ધ્યેય સ્વચ્છ ઉર્જા માટે આશાસ્પદ વિકલ્પ શોધવાનું છે.

***

{તમે ટાંકેલા સ્ત્રોત(ઓ)ની સૂચિમાં નીચે આપેલ DOI લિંક પર ક્લિક કરીને મૂળ સંશોધન પેપર વાંચી શકો છો}

સ્રોત (ઓ)

ટોંગ જે. એટ અલ. Sn-Pb પેરોવસ્કાઇટ્સમાં 2019 > 1 μs નું વાહક જીવનકાળ કાર્યક્ષમ ઓલ-પેરોવસ્કાઇટ ટેન્ડમ સોલર સેલને સક્ષમ કરે છે. વિજ્ઞાન, 364 (6439). https://doi.org/10.1126/science.aav7911