જેમ આપણે બધા જાણીએ છીએ, સૌર ઊર્જા એ પ્રકાશ ઊર્જાનો મુખ્ય સ્ત્રોત છે. સિલિકોન પેનલ પ્રકાશને વીજળીમાં રૂપાંતરિત કરી શકે છે, અને પરંપરાગત ટેન્ડમ સોલર લિથિયમ બેટરીઓ પ્રકાશની વધારાની તરંગલંબાઇને શોષીને વધુ અસરકારક રીતે આ કરી શકે છે.

એટલું જ નહીં, સંશોધકોને સમજાયું છે કે દ્વિ-શ્રેણી ગોઠવણીનો ઉપયોગ કરીને, તે એક નવી સિસ્ટમ છે જે પરંપરાગત સિલિકોન-આધારિત અને પેરોક્સાઇડના બીજા સ્તરનો ઉપયોગ કરે છે જે નવી સિસ્ટમોના “શ્રેણી” સંયોજનથી બનેલી છે, જે વધુ ઊર્જા એકત્રિત કરી શકે છે અને શ્રેણીના સૌર કોષોના પ્રવાહને નોંધપાત્ર રીતે વધારવા માટે જમીનમાંથી ઘણો બગાડ, પ્રતિબિંબિત અને છૂટાછવાયા પ્રકાશને પકડો (જેને “આલ્બેડો” કહેવાય છે).

11 જાન્યુઆરી, 2021ના રોજ, કિંગ અબ્દુલ્લા યુનિવર્સિટી ઓફ સાયન્સ એન્ડ ટેક્નોલોજી (KAUST) અને UT સ્કૂલ ઑફ એન્જિનિયરિંગના સંશોધકો સહિત આંતરરાષ્ટ્રીય સહકાર સંગઠને નેચરલ એનર્જી જર્નલમાં “બૅન્ડ ગેપ એન્જિનિયરિંગ પર આધારિત ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા” શીર્ષકનો લેખ પ્રકાશિત કર્યો. પેરોક્સાઇડ/ડબલ મોનોક્રિસ્ટલાઇન સિલિકોન સોલર સેલ” (કાર્યક્ષમ બાયફેશિયલ મોનોલિથિકપેરોવસ્કાઇટ પેપર/સિલિકોન્ટેન્ડેમસોલરસેલ્સવિઆબેન્ડગેપિનિયરિંગ) લેખ.

આ પેપર શ્રેણી રૂપરેખાંકનોની હાલમાં સ્વીકૃત પ્રદર્શન મર્યાદાને ઓળંગવા પેરોક્સાઇડ/સિલિકોન ઉપકરણોને ડિઝાઇન કરવાની ટીમની સમગ્ર પ્રક્રિયાની રૂપરેખા આપે છે.

ટીમના સભ્યોએ સાથે મળીને આ સંશોધન પૂર્ણ કર્યું. તેમાંથી, ડો. મિશેલ ડીબેસ્ટિયાનીએ એક સંશોધન વિચાર આગળ ધપાવ્યો અને એલેસાન્ડ્રો જે સાથે મળીને ઉપકરણ બનાવ્યું. મીરાબેલી.

યુનિવર્સિટી ઓફ ટોરોન્ટો ઈલેક્ટ્રોનિક અને કોમ્પ્યુટર એન્જિનિયરિંગ પોસ્ટડોક્ટરલ ફેલો યિહોઉ, બિન ચેન અને આનંદ એસ. સુબબિયાએ પેરોક્સાઇડ બેન્ડ ગેપ વિકસાવ્યો, જ્યારે એર્કન આયદિન અને ફુરકાન એચ. ઈસિકગોરે ટેન્ડમ ટોપ કોન્ટેક્ટ અને લેઆઉટ વિકસાવ્યો.

આ અભ્યાસનું નિષ્કર્ષ એ છે કે ડબલ-સાઇડેડ મોનોલિથિક પેરોક્સાઇડ/સિલિકોન ટેન્ડમ સોલાર સેલ પર્યાવરણમાં ફેલાયેલા પ્રકાશ અલ્બેડોનો ઉપયોગ કરે છે, અને સિંગલ-સાઇડ પેરોક્સાઇડ/સિલિકોન ટેન્ડમ સોલર સેલ કરતાં તેની કામગીરી બહેતર છે. સંશોધન ટીમે સૌ પ્રથમ આઉટડોર ટેસ્ટના પરિણામોની જાણ કરી. એક જ AM 1.5g સૂર્યપ્રકાશ હેઠળ, ડબલ-સાઇડેડ શ્રેણીની પ્રમાણિત પાવર કન્વર્ઝન કાર્યક્ષમતા 25% થી વધી ગઈ હતી અને પાવર જનરેશન ડેન્સિટી 26 mwcm-2 જેટલી ઊંચી હતી.

તે જ સમયે, સંશોધકોએ વિવિધ વાસ્તવિક રોશની અને આલ્બેડો પરિસ્થિતિઓમાં શ્રેષ્ઠ વર્તમાન મેચિંગ માટે જરૂરી પેરોક્સાઇડ બેન્ડ ગેપનો અભ્યાસ કર્યો, વિવિધ આલ્બેડોના સંપર્કમાં આવેલા આ બે-બાજુવાળા થાંભલાઓની લાક્ષણિકતાઓની તુલના કરી, અને ઊર્જાના બે ગણતરી પરિણામો વચ્ચે સરખામણી પ્રદાન કરી. વિવિધ પર્યાવરણીય પરિસ્થિતિઓ સાથેના સ્થાને ઉત્પાદન.

અંતે, ટીમે વાસ્તવિક સંબંધિત આલ્બેડો સાથેના સ્થાનો સાથે ટેન્ડમ દ્વૈતતાના વધારાના મૂલ્યને દર્શાવવા માટે એક-બાજુ અને ડબલ-સાઇડ પેરોક્સિડેઝ/સિલિકોન સ્ટ્રિંગ્સ સાથે આઉટડોર પરીક્ષણ સ્થાનોની તુલના કરી.

નવા ટેન્ડમ સોલર સેલનું મુખ્ય ભાગ સિલિકોન સ્તર અને પેરોક્સાઇડ સ્તરથી બનેલું છે. તે જ સમયે, તેઓ અન્ય ઘણા સંયોજનો સાથે જોડાયેલા છે. પ્રોફેસર સ્ટેફાન ડીવોલ્ફે જણાવ્યું હતું. “મુખ્ય પડકાર એ ટેન્ડમ ઉપકરણની જટિલતા છે. તેમાં 14 સામગ્રી સામેલ છે, અને દરેક સામગ્રી એલ્બેડોના પ્રભાવને ધ્યાનમાં લેવા માટે સંપૂર્ણ રીતે ઑપ્ટિમાઇઝ કરેલી હોવી જોઈએ.”

અભ્યાસના સહ-મુખ્ય લેખક ડો. મિશેલ ડીબેસ્ટિયાનીએ જણાવ્યું હતું. “આલ્બેડોનો ઉપયોગ કરીને, હવે આપણે ઉત્પાદન ખર્ચમાં કોઈ વધારો કર્યા વિના પરંપરાગત દ્વિધ્રુવી પટલ કરતાં વધુ ઊંચા પ્રવાહો ઉત્પન્ન કરી શકીએ છીએ.” અભ્યાસના લેખકોમાં પ્રોફેસર ટેડ સાર્જન્ટ અને યુનિવર્સિટી ઓફ ટોરોન્ટોમાં ઇલેક્ટ્રિકલ અને કોમ્પ્યુટર એન્જિનિયરિંગ વિભાગમાં પોસ્ટડોક્ટરલ સંશોધક યિહોઉનો સમાવેશ થાય છે.

ભૂતકાળમાં પરોક્ષ સૂર્યપ્રકાશ મેળવવાની સંભવિતતા પર સંશોધન કર્યું છે, પરંતુ પ્રાયોગિક પરીક્ષણો હાથ ધર્યા નથી. યુનિવર્સિટી ઓફ એન્જિનિયરિંગ અને ટેક્નોલોજી ઉપરાંત, કિંગ અબ્દુલ્લા યુનિવર્સિટી ઓફ સાયન્સ એન્ડ ટેક્નોલોજી (KAUST) ના સંશોધકોએ પણ કાર્લ્સરુહે ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ઑફ ટેક્નોલોજી અને યુનિવર્સિટી ઑફ બોલોગ્નાના સહયોગીઓ સાથે મળીને ઉર્જા હાર્વેસ્ટિંગ ક્ષમતાઓમાં પરોક્ષ સૂર્યપ્રકાશનો સમાવેશ કરવા માટે જરૂરી વિજ્ઞાનને ઉકેલવા માટે સહયોગ કર્યો. તેમના મોડ્યુલો અને એન્જિનિયરિંગ પડકારો.

પછી, બહારની પરિસ્થિતિઓમાં, તેઓએ ડબલ-સાઇડ ટેન્ડમ સોલર સેલનું પરીક્ષણ કર્યું અને કોઈપણ વ્યાવસાયિક સિલિકોન સોલર પેનલને વટાવીને કાર્યક્ષમતા પ્રાપ્ત કરી.

“સિંગલ બાયફેસિયલ સિલિકોન સોલર સેલ ફોટોવોલ્ટિક માર્કેટમાં ઝડપથી તેમનો હિસ્સો વધારી રહ્યા છે કારણ કે તેઓ 20% સંબંધિત કામગીરી સુધારી શકે છે. પેરોક્સાઇડ/સિલેનમાં આ પદ્ધતિનો ઉપયોગ પરંપરાગત સિલિકોન સૌર કોષો કરતાં વધુ અસરકારક હોઈ શકે છે. અને કાચા માલની કિંમત ઘટાડી શકે છે.” પ્રોફેસર સ્ટેફાન ડીવોલ્ફે તારણ કાઢ્યું. ડીવોલ્ફ અને તેના સાથીઓએ કેનેડા, જર્મની અને ઇટાલીની ટીમો સાથે મળીને આ ટેકનોલોજી વિકસાવી છે.

પેપરના નિષ્કર્ષમાં, સંશોધકોએ પ્રયોગો દ્વારા સાબિત કર્યું કે સમગ્ર પેરોક્સાઇડ/સિલિકોન સ્ટ્રક્ચરની કામગીરીને બહેતર બનાવવા માટે ડબલ-સાઇડ ફીચરનો ઉપયોગ કેવી રીતે કરવો. સાંકડી પેરોક્સાઇડ બેન્ડ ગેપના ઉપયોગને કારણે, પારદર્શક બેક ઇલેક્ટ્રોડ સાથેના ઉપકરણ માળખાં નીચેના કોષની વર્તમાન પેઢીને વધારવા અને તે જ સમયે ટોચના પેરોક્સાઇડ કોષની વર્તમાન પેઢીને વધારવા માટે અલ્બેડો પર આધાર રાખે છે.

આ મેચિંગ પેરોક્સાઇડ માટે 1.59-1.62 eV ના બેન્ડ ગેપ સાથે પ્રાપ્ત થાય છે. સિંગલ-સાઇડ પેરોક્સાઇડ/સિલિકોન શ્રેણીની સરખામણીમાં, બ્રોમાઇનનું પ્રમાણ સૌથી નાનું છે, તેથી હલાઇડ અલગીકરણ સંબંધિત સ્થિરતા ઘણી ઓછી થાય છે. સમસ્યા. ટીમે ફિલ્ડ ટેસ્ટમાં ડબલ-સાઇડ ટેન્ડમ સ્ટ્રક્ચરની કામગીરીનું મૂલ્યાંકન કર્યું, અને વિવિધ આબોહવાની પરિસ્થિતિઓ હેઠળ ડબલ-સાઇડેડ અને સિંગલ-સાઇડ ટેન્ડમ સ્ટ્રક્ચર્સના ઊર્જા ઉત્પાદનની આગાહી કરી.

બંને કિસ્સાઓમાં, ટેન્ડમ સિંગલ-સાઇડ સ્ટ્રક્ચર કરતાં વધુ સારી છે, જે આ તકનીકનું વચન દર્શાવે છે. આ કાર્ય ઉચ્ચ-કાર્યક્ષમતાવાળા સૌર કોષોના નવા વર્ગની સંભાવના દર્શાવે છે જે 30mwcm-2PGD અવરોધ સાથેના અંતરને બંધ કરવા માટે ઉચ્ચ-પ્રદર્શન પરંતુ ઓછી કિંમતની તકનીકનો ઉપયોગ કરી શકે છે.

અહીંથી, સાધનસામગ્રીની કામગીરીમાં વધુ સુધારો અને ટેકનોલોજી સ્કેલનું વિસ્તરણ એ આ ટેકનોલોજીને ફોટોવોલ્ટેઇક બજારની નજીક લાવવા માટેના આગામી તાર્કિક પગલાં છે.

સ્વિટ્ઝર્લૅન્ડના લૉસૅનમાં ફેડરલ ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ઑફ ટેક્નૉલૉજીની ફોટોવોલ્ટેઇક લેબોરેટરીના ડિરેક્ટર પ્રોફેસર ક્રિસ્ટોફ બલિફે આ સંશોધનમાં ભાગ લીધો ન હતો. તેણે કીધુ. “આ પેપર ડબલ-સાઇડ ટેન્ડમ ઉપકરણ માટે પ્રથમ સ્પષ્ટ પ્રાયોગિક પુરાવા પ્રદાન કરે છે. સામૂહિક બજારમાં પ્રવેશવા માટે આ ટેક્નોલોજી માટે જરૂરી સ્થિર સાધનોની સ્થાપના કરવા માટે સંશોધકો દ્વારા અહેવાલ કરાયેલ કામગીરીનું માત્રાત્મક વિશ્લેષણ ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ છે.”