جیسا کہ ہم سب جانتے ہیں، شمسی توانائی روشنی کی توانائی کا بنیادی ذریعہ ہے۔ سلیکون پینل روشنی کو بجلی میں تبدیل کر سکتے ہیں، اور روایتی ٹینڈم سولر لیتھیم بیٹریاں روشنی کی اضافی طول موج کو جذب کر کے یہ زیادہ مؤثر طریقے سے کر سکتی ہیں۔

صرف یہی نہیں، محققین نے محسوس کیا ہے کہ دوہری سیریز کی ترتیب کا استعمال کرتے ہوئے، یہ ایک نیا نظام ہے جو روایتی سلکان پر مبنی اور پیرو آکسائیڈ کی ایک اور تہہ کا استعمال کرتا ہے جو نئے نظاموں کے “سیریز” کے امتزاج سے بنی ہے، جو زیادہ توانائی جمع کر سکتی ہے اور سیریز کے شمسی خلیوں کے کرنٹ کو نمایاں طور پر بڑھانے کے لیے زمین سے بہت ساری ضائع، منعکس اور بکھری ہوئی روشنی کو پکڑیں ​​(جسے “البیڈو” کہا جاتا ہے)۔

11 جنوری 2021 کو، کنگ عبداللہ یونیورسٹی آف سائنس اینڈ ٹیکنالوجی (KAUST) اور UT سکول آف انجینئرنگ کے محققین سمیت بین الاقوامی تعاون تنظیم نے نیچرل انرجی کے جریدے میں “High Efficiency Based on Band Gap Engineering” کے عنوان سے ایک مضمون شائع کیا۔ پیرو آکسائیڈ/ڈبل مونو کرسٹل لائن سلکان سولر سیل” (EfficientbifacialmonolithicperovskitePaper/Silicontandemsolarcellsviabandgapineering) مضمون۔

اس مقالے میں ٹیم کے پیرو آکسائیڈ/سلیکون ڈیوائسز کو ڈیزائن کرنے کے پورے عمل کا خاکہ پیش کیا گیا ہے تاکہ سیریز کنفیگریشنز کی فی الحال قبول شدہ کارکردگی کی حد سے تجاوز کیا جا سکے۔

ٹیم کے ارکان نے مل کر یہ تحقیق مکمل کی۔ ان میں سے، ڈاکٹر مشیل ڈی باسٹیانی نے ایک تحقیقی خیال پیش کیا اور الیسنڈرو جے کے ساتھ مل کر یہ آلہ بنایا۔ میرابیلی۔

یونیورسٹی آف ٹورنٹو الیکٹرانک اور کمپیوٹر انجینئرنگ کے پوسٹ ڈاکیٹرل فیلوز YiHou، Bin Chen اور Anand S. Subbiah نے پیرو آکسائیڈ بینڈ گیپ تیار کیا، جبکہ Erkan Aydin اور Furkan H. Isikgor نے ٹینڈم ٹاپ کنٹیکٹ اور لے آؤٹ تیار کیا۔

اس مطالعہ کا نتیجہ یہ ہے کہ دو طرفہ یک سنگی پیرو آکسائیڈ/سلیکون ٹینڈم سولر سیل ماحول میں پھیلی ہوئی روشنی البیڈو کو استعمال کرتا ہے، اور کارکردگی واحد رخا پیرو آکسائیڈ/سلیکون ٹینڈم سولر سیل سے بہتر ہے۔ ریسرچ ٹیم نے سب سے پہلے آؤٹ ڈور ٹیسٹ کے نتائج کی اطلاع دی۔ ایک واحد AM 1.5g سورج کی روشنی کے تحت، دو طرفہ سیریز کی تصدیق شدہ پاور کنورژن کارکردگی 25% سے تجاوز کر گئی، اور پاور جنریشن کثافت 26 mwcm-2 تک زیادہ تھی۔

ایک ہی وقت میں، محققین نے مختلف حقیقی الیومینیشن اور البیڈو حالات کے تحت زیادہ سے زیادہ کرنٹ میچنگ کے لیے درکار پیرو آکسائیڈ بینڈ گیپ کا مطالعہ کیا، مختلف البیڈو کے سامنے آنے والے ان دو طرفہ ستونوں کی خصوصیات کا موازنہ کیا، اور توانائی کے حساب کے دو نتائج کے درمیان موازنہ فراہم کیا۔ مختلف ماحولیاتی حالات کے ساتھ ایک جگہ پر پیداوار.

آخر میں، ٹیم نے بیرونی ٹیسٹ کے مقامات کا موازنہ ایک طرفہ اور دو طرفہ پیرو آکسیڈیز/سلیکون سٹرنگز کے ساتھ کیا تاکہ حقیقی متعلقہ البیڈو والے مقامات پر ٹینڈم ڈوئلٹی کی اضافی قدر کا مظاہرہ کیا جا سکے۔

نئے ٹینڈم سولر سیل کا مرکزی باڈی سلکان کی پرت اور پیرو آکسائیڈ پرت پر مشتمل ہے۔ ایک ہی وقت میں، وہ بہت سے دوسرے مرکبات کے ساتھ مل کر ہیں. پروفیسر سٹیفن ڈیوولف نے کہا۔ “بنیادی چیلنج ٹینڈم ڈیوائس کی پیچیدگی ہے۔ اس میں 14 مواد شامل ہیں، اور ہر مواد کو البیڈو کے اثر و رسوخ کو مدنظر رکھنے کے لیے بالکل بہتر بنایا جانا چاہیے۔

مطالعہ کے شریک سربراہ مصنف ڈاکٹر مشیل ڈی باسٹیانی نے کہا۔ “البیڈو کا استعمال کرتے ہوئے، اب ہم مینوفیکچرنگ لاگت میں کوئی اضافہ کیے بغیر روایتی دوئبرووی جھلیوں سے بہت زیادہ کرنٹ پیدا کر سکتے ہیں۔” مطالعہ کے مصنفین میں پروفیسر ٹیڈ سارجنٹ اور یونیورسٹی آف ٹورنٹو کے الیکٹریکل اینڈ کمپیوٹر انجینئرنگ کے شعبہ میں پوسٹ ڈاکٹریٹ محقق YiHou شامل ہیں۔

ماضی میں بالواسطہ سورج کی روشنی کو حاصل کرنے کی صلاحیت پر تحقیق کی ہے، لیکن تجرباتی ٹیسٹ نہیں کیے ہیں۔ انجینئرنگ اور ٹیکنالوجی یونیورسٹی کے علاوہ، کنگ عبداللہ یونیورسٹی آف سائنس اینڈ ٹیکنالوجی (KAUST) کے محققین نے بھی کارلسروہے انسٹی ٹیوٹ آف ٹیکنالوجی اور یونیورسٹی آف بولوگنا کے ساتھیوں کے ساتھ مل کر توانائی کی کٹائی کی صلاحیتوں میں بالواسطہ سورج کی روشنی کو شامل کرنے کے لیے درکار سائنس کو حل کیا۔ ان کے ماڈیولز اور انجینئرنگ کے چیلنجز۔

پھر، بیرونی حالات میں، انہوں نے دو طرفہ ٹینڈم سولر سیلز کا تجربہ کیا اور کسی بھی تجارتی سلکان سولر پینلز کو پیچھے چھوڑتے ہوئے کارکردگی حاصل کی۔

“سنگل بائی فیشل سلکان سولر سیلز فوٹو وولٹک مارکیٹ میں تیزی سے اپنا حصہ بڑھا رہے ہیں کیونکہ وہ کارکردگی میں 20 فیصد بہتری فراہم کر سکتے ہیں۔ پیرو آکسائیڈ/سائلین میں اس طریقہ کا استعمال روایتی سلکان سولر سیلز سے زیادہ موثر ہو سکتا ہے۔ اور خام مال کی لاگت کو کم کر سکتا ہے۔” پروفیسر Stefaan DeWolf نے نتیجہ اخذ کیا۔ ڈی وولف اور اس کے ساتھیوں نے یہ ٹیکنالوجی کینیڈا، جرمنی اور اٹلی کی ٹیموں کے ساتھ مل کر تیار کی۔

مقالے کے اختتام میں، محققین نے تجربات کے ذریعے ثابت کیا کہ پورے پیرو آکسائیڈ/سلیکون ڈھانچے کی کارکردگی کو بہتر بنانے کے لیے دو طرفہ خصوصیت کا استعمال کیسے کیا جائے۔ ایک تنگ پیرو آکسائیڈ بینڈ گیپ کے استعمال کی وجہ سے، شفاف بیک الیکٹروڈ کے ساتھ ڈیوائس کے ڈھانچے نیچے سیل کی موجودہ نسل کو بڑھانے کے لیے البیڈو پر انحصار کرتے ہیں اور ساتھ ہی ساتھ اوپر والے پیرو آکسائیڈ سیل کی موجودہ نسل کو بھی بڑھاتے ہیں۔

یہ مماثلت پیرو آکسائیڈز کے لیے 1.59-1.62 eV کے بینڈ گیپ کے ساتھ حاصل کی جاتی ہے۔ یک طرفہ پیرو آکسائیڈ/سلیکون سیریز کے مقابلے میں، برومین کا مواد سب سے چھوٹا ہے، اس لیے ہالائیڈ کی علیحدگی سے متعلق استحکام بہت کم ہو گیا ہے۔ مسئلہ ٹیم نے فیلڈ ٹیسٹوں میں دو طرفہ ٹینڈم ڈھانچے کی کارکردگی کا جائزہ لیا، اور مختلف موسمی حالات میں دو طرفہ اور یک طرفہ ٹینڈم ڈھانچے کی توانائی کی پیداوار کی پیش گوئی کی۔

دونوں صورتوں میں، ٹینڈم یک طرفہ ڈھانچے سے بہتر ہے، جو اس ٹیکنالوجی کے وعدے کو ظاہر کرتا ہے۔ یہ کام اعلی کارکردگی والے شمسی خلیوں کی ایک نئی کلاس کی صلاحیت کو ظاہر کرتا ہے جو 30mwcm-2PGD رکاوٹ کے ساتھ خلا کو ختم کرنے کے لیے اعلیٰ کارکردگی لیکن کم لاگت والی ٹیکنالوجی کا استعمال کر سکتا ہے۔

یہاں سے، آلات کی کارکردگی میں مزید بہتری اور ٹیکنالوجی کے پیمانے کی توسیع اس ٹیکنالوجی کو فوٹو وولٹک مارکیٹ کے قریب لانے کے لیے اگلے منطقی اقدامات ہیں۔

سویٹزرلینڈ کے شہر لوزان میں فیڈرل انسٹی ٹیوٹ آف ٹیکنالوجی کی فوٹو وولٹک لیبارٹری کے ڈائریکٹر پروفیسر کرسٹوف بالیف نے اس تحقیق میں حصہ نہیں لیا۔ اس نے کہا۔ “یہ کاغذ دو طرفہ ٹینڈم ڈیوائس کے لیے پہلا واضح تجرباتی ثبوت فراہم کرتا ہے۔ محققین کی طرف سے رپورٹ کردہ کارکردگی کا مقداری تجزیہ اس ٹیکنالوجی کو بڑے پیمانے پر مارکیٹ میں داخل ہونے کے لیے درکار مستحکم آلات کے قیام کے لیے بہت اہم ہے۔