नैनोवायर फोटोकल्स की क्षमता बढ़कर 17.8% हो गई

तकनीकी विश्वविद्यालय आइंडहोवन (नीदरलैंड) के एक नैनोवायर फोटोकेल शोधकर्ताओं की योजनाबद्ध संरचना ने नैनोकायर के साथ फोटोकल्स की दक्षता के लिए एक नया रिकॉर्ड बनाया : 17.8%। यह अपेक्षाकृत नए प्रकार का सौर सेल है जिसका आविष्कार एक दशक से भी कम समय पहले किया गया था। इतने कम समय में, वह दक्षता में पारंपरिक प्रकार की एकल-परत सौर कोशिकाओं के करीब पहुंचने में कामयाब रहा।

इस तरह की तेजी से प्रगति इंगित करती है कि नैनोवायर फोटोकल्स एक बहुत ही आशाजनक तकनीक है। आविष्कारकों ने इस बारे में शुरुआत से ही बात की थी। नैनोवायर के माध्यम से फोटॉनों का "ध्यान केंद्रित" इतना मोहक लगता है कि कोई दक्षता में नाटकीय वृद्धि का सपना देख सकता है।


गैलियम आर्सेनाइड के खड़े नैनोफिब्र के साथ फोटोकेल। फोटो: नील्स बोहर इंस्टीट्यूट नैनो टेक्नोलॉजी सेंटर (डेनमार्क)

अन्य प्रकार के फोटोकल्स के विपरीत, नैनोवायर फोटोकल्स में ठोस घने परत नहीं होते हैं, लेकिन प्रत्येक 200 नैनोमीटर की मोटाई के साथ ऊर्ध्वाधर फाइबर की ग्रिड होती है।

2013 में, नील्स बोह्र इंस्टीट्यूट नैनो टेक्नोलॉजी सेंटर (डेनमार्क) के पीटर क्रोगस्ट्रुप ने लुसाने फेडरल पॉलिटेक्निक स्कूल (स्विट्जरलैंड) के वैज्ञानिकों के साथ मिलकर 1 मिमी ^{2 के} क्षेत्र के साथ सौर सेल ( पीडीएफ ) का एक प्रोटोटाइप बनाया।गैलियम आर्सेनाइड के नैनोफाइबर खड़े होने के साथ। सामान्य सूर्य के प्रकाश के तहत, सतह के प्रति वर्ग सेंटीमीटर 24.6 mA से संबंधित एक वर्तमान फोटोकेल से हटा दिया गया था। वास्तव में, खड़े नैनोफ़िबर्स ने अपने कुल क्रॉस सेक्शन के 15 गुना क्षेत्र से प्रकाश को केंद्रित किया।

इस तरह के अभूतपूर्व संकेतकों को दृश्यमान प्रकाश तरंगों के अनुनाद द्वारा समझाया जाता है, जिनकी लंबाई खड़ी फाइबर के क्रॉस सेक्शन से कम है। खड़े तंतुओं के साथ, पड़ोसी तरंगें प्रतिध्वनि में प्रवेश करती हैं। एक वैक्यूम क्लीनर "बेकार" के रूप में खड़ी तंतुओं की जाली अपने आप में परिवेश प्रकाश।

KhKnstn: , . — 100 /². , 2016 , 34,5 /².

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यदि हम प्रतिध्वनि के साथ "धोखा" स्वीकार करते हैं, तो नैनोफिबर्स को आम तौर पर मौलिक शॉक्ले-क्विसर सीमा को पार करना चाहिए , जो एक पी.एन. जंक्शन के साथ एक सेल के लिए 33.7% है, दो-परत वाले सेल के लिए 42%, तीन-परत के लिए 49%, और अनंत के साथ काल्पनिक सेल के लिए 68% है। परतों की संख्या।

विभिन्न प्रकार के सौर कोशिकाओं की रिकॉर्ड-ब्रेकिंग दक्षता, 1976-2016


पहले प्रोटोटाइप के तुरंत बाद, अन्य वैज्ञानिकों ने वास्तविक नैनोवायर फोटोकल्स के साथ प्रयोग करना शुरू कर दिया। ऐसे तत्वों की दक्षता तेजी से बढ़ने लगी।

अब तकनीकी विश्वविद्यालय आइंडहोवन के शोधकर्ताओं के एक समूह ने पहली बार वास्तविक परिस्थितियों में एक नैनोवायर फोटोकेल 17.8% की दक्षता का प्रदर्शन किया। शोधकर्ताओं के अनुसार, यह सीमा से बहुत दूर है। वैज्ञानिक कार्य के लेखक, डिक वैन डैम (डिक वैन डैम) और इंचाओ त्सूई (यिंगचाओ कुई) सुनिश्चित हैं कि रिकॉर्ड जल्दी गिर जाएगा। वे भविष्यवाणी करते हैं कि 20% की दक्षता सीमा दो साल के भीतर दूर हो जाएगी। दक्षता में वृद्धि भौतिकविदों के सैद्धांतिक कार्य के कारण है जिन्होंने नैनोफ़िबर्स के अधिक कुशल आकार और व्यास की गणना की, साथ ही साथ उनकी सापेक्ष स्थिति भी। उनकी उपलब्धि नैनोफिबर्स के "वन" के अनुकूलन में ठीक है, जिससे दोषों की संख्या कम हो गई है।

इस प्रकार की सौर सेल के लिए पिछली रिकॉर्ड उपलब्धि 15.3% थी। यह परिणाम लुंड विश्वविद्यालय (स्वीडन) के शोधकर्ताओं द्वारा दिखाया गया था। यह माना जाता है कि नैनोवायर फोटोकेल के लिए दक्षता की सैद्धांतिक सीमा 46% है, अर्थात, पारंपरिक तत्वों के लिए मौलिक शॉक्ले-क्वाइसर सीमा की तुलना में बहुत अधिक है जहां अनुनाद प्रभाव शामिल नहीं है।

वैज्ञानिक जोर देते हैं कि पारंपरिक फोटोकल्स के निर्माण के लिए दशकों पुरानी तकनीक की तुलना में, नैनोवायर फोटोकल्स का एक और फायदा बड़े पैमाने पर उत्पादन में उनकी सैद्धांतिक कम लागत है। एक महत्वपूर्ण लाभ यह है कि नई कोशिकाओं को बनाने के लिए पांच गुना कम सामग्री की आवश्यकता होती है। यह न केवल सस्ता और ऊर्जा कुशल है। कम सामग्री, कम दोष और दोषपूर्ण बहुत। कम से कम सैद्धांतिक रूप से।

व्यावसायिक रूप से आकर्षक बनने के लिए नैनोवायर फोटोकल्स के लिए, उनकी तुलना लागत और दक्षता में पारंपरिक तत्वों से की जानी चाहिए। ऐसा करने के लिए, आपको कम से कम 25% दक्षता लाने और उनके निर्माण की तकनीकी प्रक्रिया में सुधार करने की आवश्यकता है। अधिक आम सिलिकॉन के लिए गैलियम आर्सेनाइड और इंडियम फॉस्फाइड जैसे दुर्लभ धातुओं के उपयोग से आगे बढ़ने से लागत में कमी को प्राप्त किया जा सकता है। लागत को कम करने का एक और तरीका एक मोटी सब्सट्रेट के उपयोग के बिना सौर कोशिकाओं के उत्पादन के लिए तकनीकी प्रक्रिया का आविष्कार है।

17 अक्टूबर, 2016 को डिक वैन डैम ने एक समानांतर दक्षता के साथ नैनोवायर फोटोकल्स की गणना और निर्माण पर अपने काम के लिए आइंडहोवन प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय से डॉक्टरेट (पीएचडी) प्राप्त किया। दुर्भाग्य से, उनके डॉक्टरेट शोध प्रबंध सार्वजनिक डोमेन में प्रकाशित नहीं हुए हैं। एक आधिकारिक पत्रिका में एक वैज्ञानिक लेख की स्वतंत्र समीक्षा और प्रकाशन तक, लेखक आविष्कार के तकनीकी विवरण का खुलासा करने से बचता है । विश्वविद्यालय के

एक प्रेस विज्ञप्ति में जोर दिया गया है कि डॉ। वैन डैम को मेट हेट मेस ओफ तफेल टेलीविजन क्विज के सीजन के विजेता के रूप में जाना जाता है , जो पोकर और उन्मूलन को जोड़ती है।

Source: https://habr.com/ru/post/hi398483/