നമുക്കെല്ലാവർക്കും അറിയാവുന്നതുപോലെ, പ്രകാശ ഊർജ്ജത്തിന്റെ പ്രധാന ഉറവിടം സൗരോർജ്ജമാണ്. സിലിക്കൺ പാനലുകൾക്ക് പ്രകാശത്തെ വൈദ്യുതിയാക്കി മാറ്റാൻ കഴിയും, കൂടാതെ പരമ്പരാഗത ടാൻഡം സോളാർ ലിഥിയം ബാറ്ററികൾക്ക് പ്രകാശത്തിന്റെ അധിക തരംഗദൈർഘ്യം ആഗിരണം ചെയ്യുന്നതിലൂടെ ഇത് കൂടുതൽ ഫലപ്രദമായി ചെയ്യാൻ കഴിയും.

മാത്രവുമല്ല, ഒരു ഡ്യുവൽ-സീരീസ് കോൺഫിഗറേഷൻ ഉപയോഗിച്ച്, ഇത് ഒരു പരമ്പരാഗത സിലിക്കൺ അധിഷ്‌ഠിതവും പുതിയ സിസ്റ്റങ്ങളുടെ “സീരീസ്” കോമ്പിനേഷൻ ഉപയോഗിച്ച് നിർമ്മിച്ച പെറോക്‌സൈഡിന്റെ മറ്റൊരു പാളിയും ഉപയോഗിക്കുന്ന ഒരു പുതിയ സംവിധാനമാണെന്ന് ഗവേഷകർ മനസ്സിലാക്കി, ഇത് കൂടുതൽ ഊർജ്ജം ശേഖരിക്കാനും കഴിയും. സീരീസ് സോളാർ സെല്ലുകളുടെ വൈദ്യുതധാര ഗണ്യമായി വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിന്, ഭൂമിയിൽ നിന്ന് പാഴായതും പ്രതിഫലിക്കുന്നതും ചിതറിക്കിടക്കുന്നതുമായ ധാരാളം പ്രകാശം പിടിച്ചെടുക്കുക.

11 ജനുവരി 2021-ന്, കിംഗ് അബ്ദുല്ല യൂണിവേഴ്സിറ്റി ഓഫ് സയൻസ് ആൻഡ് ടെക്നോളജി (KAUST), യുടി സ്കൂൾ ഓഫ് എഞ്ചിനീയറിംഗ് എന്നിവയിലെ ഗവേഷകർ ഉൾപ്പെടെയുള്ള ഇന്റർനാഷണൽ കോ-ഓപ്പറേഷൻ ഓർഗനൈസേഷൻ നാച്ചുറൽ എനർജി ജേണലിൽ “ബാൻഡ് ഗ്യാപ്പ് എഞ്ചിനീയറിംഗിനെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള ഉയർന്ന കാര്യക്ഷമത” എന്ന തലക്കെട്ടിൽ ഒരു ലേഖനം പ്രസിദ്ധീകരിച്ചു. പെറോക്സൈഡ്/ഇരട്ട മോണോക്രിസ്റ്റലിൻ സിലിക്കൺ സോളാർ സെൽ” (കാര്യക്ഷമമായ ബൈഫേഷ്യൽ മോണോലിത്തിക് പെറോവ്‌സ്‌കൈറ്റ് പേപ്പർ/സിലിക്കണ്ടാൻഡെംസോളാർസെൽസ് വിയബാൻഡ് ഗാപിനീറിംഗ്) ലേഖനം.

സീരീസ് കോൺഫിഗറേഷനുകളുടെ നിലവിൽ അംഗീകൃത പ്രകടന പരിധികൾ കവിയുന്നതിന് പെറോക്സൈഡ്/സിലിക്കൺ ഉപകരണങ്ങൾ രൂപകൽപ്പന ചെയ്യുന്ന ടീമിന്റെ മുഴുവൻ പ്രക്രിയയും ഈ പേപ്പർ വിവരിക്കുന്നു.

ടീം അംഗങ്ങൾ ഒരുമിച്ച് ഈ ഗവേഷണം പൂർത്തിയാക്കി. അവരിൽ ഡോ. മിഷേൽ ഡിബാസ്‌റ്റിയാനി ഒരു ഗവേഷണ ആശയം മുന്നോട്ട് വയ്ക്കുകയും അലസ്സാൻഡ്രോ ജെയുമായി ചേർന്ന് ഉപകരണം നിർമ്മിക്കുകയും ചെയ്തു. മിറബെല്ലി.

ടൊറന്റോ യൂണിവേഴ്‌സിറ്റി ഇലക്‌ട്രോണിക്, കമ്പ്യൂട്ടർ എഞ്ചിനീയറിംഗ് പോസ്റ്റ്‌ഡോക്‌ടറൽ ഫെലോമാരായ YiHou, Bin Chen, Anand S. Subbiah എന്നിവർ പെറോക്‌സൈഡ് ബാൻഡ് വിടവ് വികസിപ്പിച്ചപ്പോൾ Erkan Aydin, Furkan H. Isikgor എന്നിവർ ടാൻഡം ടോപ്പ് കോൺടാക്‌റ്റും ലേഔട്ടും വികസിപ്പിച്ചെടുത്തു.

ഈ പഠനത്തിന്റെ നിഗമനം, ഇരട്ട-വശങ്ങളുള്ള മോണോലിത്തിക്ക് പെറോക്സൈഡ്/സിലിക്കൺ ടാൻഡം സോളാർ സെൽ പരിസ്ഥിതിയിലെ ഡിഫ്യൂസ് ലൈറ്റ് ആൽബിഡോയെ ഉപയോഗപ്പെടുത്തുന്നു, കൂടാതെ പ്രകടനം ഒറ്റ-വശങ്ങളുള്ള പെറോക്സൈഡ്/സിലിക്കൺ ടാൻഡം സോളാർ സെല്ലിനെക്കാൾ മികച്ചതാണ്. ഗവേഷക സംഘം ആദ്യം ഔട്ട്ഡോർ ടെസ്റ്റിന്റെ ഫലങ്ങൾ റിപ്പോർട്ട് ചെയ്തു. ഒരൊറ്റ AM 1.5g സൂര്യപ്രകാശത്തിന് കീഴിൽ, ഇരട്ട-വശങ്ങളുള്ള ശ്രേണിയുടെ സർട്ടിഫൈഡ് പവർ കൺവേർഷൻ കാര്യക്ഷമത 25% കവിഞ്ഞു, കൂടാതെ വൈദ്യുതി ഉൽപാദന സാന്ദ്രത 26 mwcm-2 വരെ ഉയർന്നതാണ്.

അതേസമയം, വിവിധ യഥാർത്ഥ പ്രകാശത്തിലും ആൽബിഡോ അവസ്ഥയിലും ഒപ്റ്റിമൽ കറന്റ് പൊരുത്തപ്പെടുത്തലിന് ആവശ്യമായ പെറോക്സൈഡ് ബാൻഡ് വിടവ് ഗവേഷകർ പഠിച്ചു, വ്യത്യസ്ത ആൽബിഡോകളിലേക്ക് തുറന്നിരിക്കുന്ന ഈ ഇരട്ട-വശങ്ങളുള്ള തൂണുകളുടെ സവിശേഷതകൾ താരതമ്യം ചെയ്തു, കൂടാതെ ഊർജ്ജത്തിന്റെ രണ്ട് കണക്കുകൂട്ടൽ ഫലങ്ങൾ തമ്മിൽ താരതമ്യം ചെയ്തു. വ്യത്യസ്ത പാരിസ്ഥിതിക സാഹചര്യങ്ങളുള്ള സ്ഥലത്ത് ഉത്പാദനം.

അവസാനമായി, ടീം ഔട്ട്‌ഡോർ ടെസ്റ്റ് ലൊക്കേഷനുകളെ സിംഗിൾ-സൈഡഡ്, ഡബിൾ-സൈഡ് പെറോക്‌സിഡേസ്/സിലിക്കൺ സ്‌ട്രിംഗുകളുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തി, യഥാർത്ഥ പ്രസക്തമായ ആൽബിഡോ ഉള്ള സ്ഥലങ്ങളിലേക്ക് ടാൻഡം ഡ്യുവാലിറ്റിയുടെ അധിക മൂല്യം കാണിക്കുന്നു.

പുതിയ ടാൻഡം സോളാർ സെല്ലിന്റെ പ്രധാന ബോഡി ഒരു സിലിക്കൺ പാളിയും പെറോക്സൈഡ് പാളിയും ചേർന്നതാണ്. അതേ സമയം, അവ മറ്റ് പല സംയുക്തങ്ങളുമായി കൂടിച്ചേർന്നതാണ്. പ്രൊഫസർ സ്റ്റെഫാൻ ഡിവുൾഫ് പറഞ്ഞു. “ടാൻഡം ഉപകരണത്തിന്റെ സങ്കീർണ്ണതയാണ് പ്രധാന വെല്ലുവിളി. 14 മെറ്റീരിയലുകൾ ഉൾപ്പെട്ടിട്ടുണ്ട്, ആൽബിഡോയുടെ സ്വാധീനം കണക്കിലെടുക്കാൻ ഓരോ മെറ്റീരിയലും തികച്ചും ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്തിരിക്കണം.

പഠനത്തിന്റെ സഹ-പ്രമുഖ രചയിതാവ് ഡോ. മിഷേൽ ഡിബാസ്റ്റ്യാനി പറഞ്ഞു. “ആൽബിഡോ ഉപയോഗിക്കുന്നതിലൂടെ, നിർമ്മാണച്ചെലവിൽ യാതൊരു വർദ്ധനയും കൂടാതെ തന്നെ നമുക്ക് പരമ്പരാഗത ബൈപോളാർ മെംബ്രണുകളേക്കാൾ വളരെ ഉയർന്ന വൈദ്യുതധാരകൾ സൃഷ്ടിക്കാൻ കഴിയും.” ടൊറന്റോ സർവകലാശാലയിലെ ഇലക്ട്രിക്കൽ ആൻഡ് കമ്പ്യൂട്ടർ എഞ്ചിനീയറിംഗ് വിഭാഗത്തിലെ പ്രൊഫസർ ടെഡ് സാർജന്റ്, പോസ്റ്റ്ഡോക്ടറൽ ഗവേഷകനായ യിഹോ എന്നിവരും പഠനത്തിന്റെ രചയിതാക്കളിൽ ഉൾപ്പെടുന്നു.

മുമ്പ് പരോക്ഷ സൂര്യപ്രകാശം പിടിച്ചെടുക്കാനുള്ള സാധ്യതയെക്കുറിച്ച് ഗവേഷണം നടത്തിയിരുന്നു, പക്ഷേ പരീക്ഷണാത്മക പരിശോധനകൾ നടത്തിയിട്ടില്ല. യൂണിവേഴ്സിറ്റി ഓഫ് എഞ്ചിനീയറിംഗ് ആൻഡ് ടെക്നോളജിക്ക് പുറമേ, കിംഗ് അബ്ദുള്ള യൂണിവേഴ്സിറ്റി ഓഫ് സയൻസ് ആൻഡ് ടെക്നോളജിയിലെ (KAUST) ഗവേഷകരും കാൾസ്റൂഹെ ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ട് ഓഫ് ടെക്നോളജി, ബൊലോഗ്ന യൂണിവേഴ്സിറ്റി എന്നിവിടങ്ങളിൽ നിന്നുള്ള സഹകാരികളുമായി സഹകരിച്ച്, പരോക്ഷമായ സൂര്യപ്രകാശം ഊർജ്ജ വിളവെടുപ്പ് ശേഷിയിൽ ഉൾപ്പെടുത്തുന്നതിന് ആവശ്യമായ ശാസ്ത്രം പരിഹരിക്കുന്നു. അവരുടെ മൊഡ്യൂളുകളും എഞ്ചിനീയറിംഗ് വെല്ലുവിളികളും.

തുടർന്ന്, ഔട്ട്ഡോർ സാഹചര്യങ്ങളിൽ, അവർ ഇരട്ട-വശങ്ങളുള്ള ടാൻഡം സോളാർ സെല്ലുകൾ പരീക്ഷിക്കുകയും വാണിജ്യ സിലിക്കൺ സോളാർ പാനലുകളെ മറികടക്കുന്ന കാര്യക്ഷമത കൈവരിക്കുകയും ചെയ്തു.

“സിംഗിൾ ബൈഫേഷ്യൽ സിലിക്കൺ സോളാർ സെല്ലുകൾ ഫോട്ടോവോൾട്ടായിക് വിപണിയിൽ അവരുടെ പങ്ക് അതിവേഗം വർധിപ്പിക്കുന്നു, കാരണം അവയ്ക്ക് 20% ആപേക്ഷിക പ്രകടനം മെച്ചപ്പെടുത്താൻ കഴിയും. പരമ്പരാഗത സിലിക്കൺ സോളാർ സെല്ലുകളേക്കാൾ പെറോക്സൈഡ്/സിലേനിൽ ഈ രീതി ഉപയോഗിക്കുന്നത് കൂടുതൽ ഫലപ്രദമാണ്. അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളുടെ വില കുറയ്ക്കാനും കഴിയും. പ്രൊഫസർ സ്റ്റെഫാൻ ഡീവൂൾഫ് ഉപസംഹരിച്ചു. കാനഡ, ജർമ്മനി, ഇറ്റലി എന്നിവിടങ്ങളിലെ ടീമുകളുമായി സഹകരിച്ചാണ് ഡിവുൾഫും സഹപ്രവർത്തകരും ഈ സാങ്കേതികവിദ്യ വികസിപ്പിച്ചത്.

പേപ്പറിന്റെ ഉപസംഹാരത്തിൽ, മുഴുവൻ പെറോക്സൈഡ്/സിലിക്കൺ ഘടനയുടെയും പ്രകടനം മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിന് ഇരട്ട-വശങ്ങളുള്ള സവിശേഷത എങ്ങനെ ഉപയോഗിക്കാമെന്ന് ഗവേഷകർ പരീക്ഷണങ്ങളിലൂടെ തെളിയിച്ചു. ഒരു ഇടുങ്ങിയ പെറോക്സൈഡ് ബാൻഡ് വിടവിന്റെ ഉപയോഗം കാരണം, സുതാര്യമായ ബാക്ക് ഇലക്ട്രോഡുകളുള്ള ഉപകരണ ഘടനകൾ താഴെയുള്ള സെല്ലിന്റെ നിലവിലെ ജനറേഷൻ വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിനും അതേ സമയം മുകളിലെ പെറോക്സൈഡ് സെല്ലിന്റെ നിലവിലെ ജനറേഷൻ വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിനും ആൽബിഡോയെ ആശ്രയിക്കുന്നു.

1.59-1.62 eV ബാൻഡ് വിടവുള്ള പെറോക്സൈഡുകൾക്ക് ഈ പൊരുത്തപ്പെടുത്തൽ കൈവരിക്കാനാകും. ഒറ്റ-വശങ്ങളുള്ള പെറോക്സൈഡ്/സിലിക്കൺ ശ്രേണിയുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ, ബ്രോമിൻ ഉള്ളടക്കം ഏറ്റവും ചെറുതാണ്, അതിനാൽ ഹാലൈഡ് വേർതിരിവുമായി ബന്ധപ്പെട്ട സ്ഥിരത വളരെ കുറയുന്നു. പ്രശ്നം. ഫീൽഡ് ടെസ്റ്റുകളിൽ ഇരട്ട-വശങ്ങളുള്ള ടാൻഡം ഘടനയുടെ പ്രകടനം സംഘം വിലയിരുത്തി, വ്യത്യസ്ത കാലാവസ്ഥാ സാഹചര്യങ്ങളിൽ ഇരട്ട-വശങ്ങളുള്ളതും ഒറ്റ-വശങ്ങളുള്ളതുമായ ടാൻഡം ഘടനകളുടെ ഊർജ്ജ ഉത്പാദനം പ്രവചിച്ചു.

രണ്ട് സാഹചര്യങ്ങളിലും, ഈ സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ വാഗ്ദാനം കാണിക്കുന്ന ഒറ്റ-വശങ്ങളുള്ള ഘടനയേക്കാൾ മികച്ചതാണ് ടാൻഡം. 30mwcm-2PGD ബാരിയർ ഉപയോഗിച്ച് വിടവ് അടയ്ക്കുന്നതിന് ഉയർന്ന പ്രവർത്തനക്ഷമതയുള്ളതും എന്നാൽ ചെലവ് കുറഞ്ഞതുമായ സാങ്കേതിക വിദ്യ ഉപയോഗിക്കാനാകുന്ന ഒരു പുതിയ തരം ഉയർന്ന കാര്യക്ഷമതയുള്ള സോളാർ സെല്ലുകളുടെ സാധ്യത ഈ കൃതി കാണിക്കുന്നു.

ഇവിടെ നിന്ന്, ഉപകരണങ്ങളുടെ പ്രകടനത്തിന്റെ കൂടുതൽ മെച്ചപ്പെടുത്തലും സാങ്കേതിക സ്കെയിലിന്റെ വിപുലീകരണവുമാണ് ഈ സാങ്കേതികവിദ്യയെ ഫോട്ടോവോൾട്ടെയ്ക് മാർക്കറ്റിലേക്ക് അടുപ്പിക്കുന്നതിനുള്ള അടുത്ത ലോജിക്കൽ ഘട്ടങ്ങൾ.

സ്വിറ്റ്‌സർലൻഡിലെ ലോസാനിലുള്ള ഫെഡറൽ ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ട് ഓഫ് ടെക്‌നോളജിയുടെ ഫോട്ടോവോൾട്ടെയ്‌ക് ലബോറട്ടറിയുടെ ഡയറക്ടർ പ്രൊഫസർ ക്രിസ്‌റ്റോഫ് ബാലിഫ് ഈ ഗവേഷണത്തിൽ പങ്കെടുത്തില്ല. അവന് പറഞ്ഞു. “ഈ പേപ്പർ ഇരട്ട-വശങ്ങളുള്ള ടാൻഡം ഉപകരണത്തിനുള്ള ആദ്യത്തെ വ്യക്തമായ പരീക്ഷണ തെളിവ് നൽകുന്നു. ഈ സാങ്കേതികവിദ്യ ബഹുജന വിപണിയിൽ പ്രവേശിക്കുന്നതിന് ആവശ്യമായ സ്ഥിരതയുള്ള ഉപകരണങ്ങൾ സ്ഥാപിക്കുന്നതിന് ഗവേഷകർ റിപ്പോർട്ട് ചെയ്ത പ്രകടനത്തിന്റെ അളവ് വിശകലനം വളരെ പ്രധാനമാണ്.