वैज्ञानिकों ने की Perovskite सोलर सेल की खोज, क्या ये गेम-चेंजर साबित होगी

Perovskite एक छोटी सी सोलर सेल Solar Energy की दुनिया में क्रांति ला सकती है। यह एक सामान्य Silicon Solar Cell की तुलना में कहीं अधिक प्रभावी है… इसे आसानी से संश्लेषित (Synthesized) किया जा सकता है – इसे सिलिकॉन की तरह खनन करने की आवश्यकता नहीं है।

और यह आपके Smart Home Speaker को पावर देने के लिए पतली फिल्म (Thin Film) पर काम कर सकता है, लेकिन यह आपकी छत पर भी लगाया जा सकता है। इस क्रिस्टल संरचना (Crystal Structure) को परवोस्काइट (Perovskite) कहा जाता है। यह सोलर सेल्स (Solar Cells) में सुधार का वादा करता है जो लगभग अविश्वसनीय लगता है।

नई सोलर सेल्स (Solar Cells) की आवश्यकता क्यों?

शुरुआत के लिए… आम सोलर सेल्स (Solar Cells) सिलिकॉन (Silicon) से बनाई जाती हैं। और वे वास्तव में सूर्य के प्रकाश (Sunlight) को ऊर्जा (Energy) में परिवर्तित करने में काफी अक्षम हैं। एक वाणिज्यिक आकार पर केवल लगभग 20 से 25% सूर्य के प्रकाश को पकड़ा जा सकता है। लेकिन वह सिलिकॉन (Silicon) को खनन और 1000 डिग्री सेल्सियस (Degree Celsius) से अधिक गर्मी में शुद्ध करना पड़ता है।

परवोस्काइट (Perovskite) का आगमन

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परवोस्काइट (Perovskite) नामक एक नई सामग्री वास्तव में इस सभी समस्याओं को हल कर सकती है। बर्लिन के हेल्महोल्त्ज़-ज़ेंट्रम (Helmholtz-Zentrum) में वैज्ञानिक लगभग एक दशक से परवोस्काइट (Perovskite) पर शोध कर रहे हैं। स्टीव अल्ब्रेक्ट (Steve Albrecht) इस शोध के प्रमुख हैं। उन्होंने सबसे प्रभावी परवोस्काइट सोलर सेल्स (Perovskite Solar Cells) का विश्व रिकॉर्ड भी बनाया है।

परवोस्काइट (Perovskite) की संरचना

परवोस्काइट (Perovskite) एक विशिष्ट क्रिस्टल संरचना (Crystal Structure) के लिए एक सामान्य शब्द है। यह ABX3 सूत्र (Formula) के साथ आता है जिसमें प्रत्येक घटक एक निश्चित तत्व (Element) या अणु (Molecule) होता है। यह आसानी से कमरे के तापमान (Room Temperature) पर तैयार किया जा सकता है, इसलिए इसे बहुत अधिक ऊर्जा (Energy) की आवश्यकता नहीं होती है।

परवोस्काइट सोलर सेल (Perovskite Solar Cell) का निर्माण

मैथ्यू मिथाइलअमोनियम क्लोराइड (Methylammonium Chloride) और लेड आयोडाइड (Lead Iodide) को मिलाकर ABX3 क्रिस्टल संरचना (Crystal Structure) बनाते हैं। फिर इसे स्पिन कोटिंग (Spin Coating) प्रक्रिया के माध्यम से सोलर सेल (Solar Cell) में परिवर्तित किया जाता है। इस प्रक्रिया में समाधान को एक सतह पर लगाया जाता है और तेजी से घुमाया जाता है ताकि क्रिस्टलाइजेशन (Crystallization) हो सके। यह विधि आसान और प्रभावी है।

टैंडम सोलर सेल्स (Tandem Solar Cells): उच्च दक्षता का वादा

टैंडम सोलर सेल्स (Tandem Solar Cells), जिसमें एक सिलिकॉन परत (Silicon Layer) के नीचे परवोस्काइट (Perovskite) होता है, वर्तमान में दक्षता (Efficiency) बढ़ाने के सबसे आशाजनक उम्मीदवार हैं। यह 30% तक की दक्षता प्राप्त कर सकता है। परवोस्काइट सोलर सेल (Perovskite Solar Cell) दृश्यमान तरंग दैर्ध्य (Visible Wavelengths) का उपयोग करता है जबकि इंफ्रारेड लाइट (Infrared Light) को सिलिकॉन सोलर सेल (Silicon Solar Cell) में परिवर्तित किया जाता है।

स्थिरता की चुनौती

परवोस्काइट (Perovskite) संरचनाएँ आसानी से टूट जाती हैं। यहां तक कि सोलर सेल (Solar Cell) में चार्ज (Charge) भी दोष उत्पन्न कर सकता है और परवोस्काइट संरचनाओं (Perovskite Structures) को नष्ट कर सकता है। बाहरी कारक जैसे नमी (Moisture), गर्मी (Heat), ऑक्सीजन (Oxygen) और यूवी लाइट (UV Light) इसे और तेजी से तोड़ सकते हैं।

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researchers testing the stability of perovskite solar cells

भविष्य की संभावनाएं

यूरोपीय अकादमिया और उद्योग साझेदारी (European Academia and Industry Partnership) का एक हिस्सा, क्यूसेल्स (Qcells), 30 वर्षों के जीवनकाल के साथ 26% दक्षता (Efficiency) वाले वाणिज्यिक आकार के मॉड्यूल (Commercial Size Modules) विकसित करने की योजना बना रहा है। ऑक्सफोर्ड पीवी (Oxford PV), एक कंपनी जिसे ऑक्सफोर्ड विश्वविद्यालय (Oxford University) के स्नातकों द्वारा स्थापित किया गया है, ने पहले ही 28.6% की दक्षता (Efficiency) हासिल की है और स्थिरता (Stability) की समस्या का समाधान करने का दावा किया है।

बाजार की संभावनाएं

परवोस्काइट सोलर सेल्स (Perovskite Solar Cells) को सस्ती बनाने की आवश्यकता है। इसे सिलिकॉन (Silicon) से सस्ता होना चाहिए, जो वर्तमान में प्रति वाट 12.7 सेंट (Cents Per Watt) है। 2010 से, सोलर से बिजली (Solar Energy) की लागत वैश्विक स्तर पर 89% कम हो गई है।