सौर सेलों की दक्षता और स्थिरता को बढ़ाती है ऑन-डिमांड लुईस बेस रणनीति: शोध

एक नए शोध में कहा गया है कि पेरोव्स्काइट्स पर आधारित सौर सेल, एक विशिष्ट क्रिस्टल संरचना वाली सामग्री जो पहली बार खनिज कैल्शियम टाइटेनेट (सीएटीआईओ3) में सामने आई थी। यह पारंपरिक सिलिकॉन-आधारित फोटोवोल्टिक के लिए एक आशाजनक विकल्प के रूप में उभरी है। इन सामग्रियों का एक अहम फायदा यह है कि वे बहुत ज्यादा ऊर्जा रूपांतरण दक्षता (पीसीई) प्रदान कर सकते हैं, साथ ही वे किफायती भी हैं।

पेरोव्स्काइट फिल्में विभिन्न संरचनात्मक रूपों में मौजूद हैं, जिन्हें चरण भी कहा जाता है। एक अल्फा (α) चरण (यानी, एक फोटोएक्टिव ब्लैक चरण) है, जो प्रकाश के कुशल अवशोषण और चार्ज वाहकों के गतिविधि के लिए सबसे जरूरी चरण है। दूसरी ओर, डेल्टा (δ) चरण एक मध्यवर्ती चरण है जो एक अलग परमाणु व्यवस्था और कम फोटोएक्टिविटी के लिए जाना जाता है।

टोलेडो विश्वविद्यालय, नॉर्थवेस्टर्न विश्वविद्यालय, कॉर्नेल विश्वविद्यालय और अन्य संस्थानों के शोधकर्ताओं ने हाल ही में पेरोवस्काइट आधारित सौर सेलों में क्रिस्टलीकरण प्रक्रिया को नियंत्रित करने के लिए एक नया तरीका खोजा है, जो डेल्टा (δ) चरण को स्थिर करते हुए अल्फा (α) चरण में उनके फैलने या आगे बढ़ने को आसान बनाती है।

नेचर एनर्जी नामक पत्रिका में प्रकाशित शोध में शोधकर्ताओं के प्रस्तावित नजरिए से क्रिस्टलीकरण को अनुकूलित करने के लिए पेरोवस्काइट्स पर लुईस बेस का निर्माण संभव हो जाता है, जिससे सौर सेलों की दक्षता और स्थिरता बढ़ सकती है।

शोध पत्र में शोधकर्ताओं के हवाले से कहा गया है कि एफएपीबीआई3 आधारित पेरोवस्काइट सौर सेलों के निर्माण में, लुईस बेस फोटोवोल्टिक अल्फा (α) चरण के निर्माण को आसान बनाने में अहम भूमिका निभाते हैं।

शोध के मुताबिक, उनकी भूमिका में एक आंतरिक विरोधाभास मौजूद है जो उन्हें मध्यवर्ती डेल्टा (δ) चरण को स्थिर करने के लिए मजबूती से बंधना चाहिए। फिर भी चरण के आगे बढ़ने और ऊर्जा के विकास को सक्षम करने के लिए तेजी कमजोर रूप से बंधना चाहिए। इस संघर्ष को हल करने के लिए, शोधकर्ताओं ने ऑन-डिमांड लुईस बेस अणु निर्माण रणनीति को शामिल किया है।

शोध में कहा गया है कि फोटोवोल्टिक के लिए पेरोव्स्काइट्स के निर्माण के दौरान क्रिस्टलीकरण प्रक्रिया को सही से नियंत्रित करने के लिए शोधकर्ताओं ने लुईस एसिड युक्त कार्बनिक लवणों का उपयोग किया। ये लवण सही समय पर लुईस बेस बनाने के लिए रोकते हैं, फिर भी उन्हें वापस लवण में बदलाव जा सकता है और एक बार जब वे अपना उद्देश्य पूरा कर लेते हैं तो उन्हें आसानी से हटाया जा सकता है।

शोध पत्र में शोधकर्ताओं के हवाले से कहा गया है कि सेमीकार्बाजाइड हाइड्रोक्लोराइड को शामिल करने वाले पेरोवस्काइट सौर सेल ने 26.1 फीसदी की दक्षता हासिल की, जिसमें राष्ट्रीय अक्षय ऊर्जा प्रयोगशाला द्वारा प्रमाणित अर्ध-स्थिर-अवस्था दक्षता 25.33 फीसदी थी।

इन सेलों ने अधिकतम पावर पॉइंट ट्रैकिंग के तहत 85 डिग्री सेल्सियस पर 1,000 घंटे के संचालन के बाद अपनी शुरुआती दक्षता का 96 फीसदी बरकरार रखा। इसके अलावा 11.52 वर्ग सेंटीमीटर के एपर्चर क्षेत्र वाले मिनी-मॉड्यूल 21.47 फीसदी की दक्षता तक पहुंच गए।

शोधकर्ताओं ने लुईस-बेस निर्माण रणनीति को जल्द ही अन्य पेरोव्स्काइट सामग्रियों पर लागू करने की बात कही, जो हो सकता है पेरोव्स्काइट-आधारित सौर सेलों की उन्नति और उनके भविष्य परियोजनाओं में योगदान दे सकता है।

अपने शोध के हिस्से के रूप में, शोधकर्ताओं ने लुईस एसिड युक्त नमक सेमीकार्बाजाइड हाइड्रोक्लोराइड का उपयोग किया, फिर भी उनके इस नजरिए को किसी भी अन्य लुईस-एसिड युक्त नमक का उपयोग करके दोहराया जा सकता है।