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नई सौर सेल सामग्री के विकास की स्थिति और रुझान
I. पेरोवस्किट सौर सेल
सामग्री की विशेषताएं और फायदे
पेरोवस्किट सामग्री में उच्च अवशोषण गुणांक, लंबी वाहक प्रसार लंबाई और कम गैर-रेडिएटिव पुनर्मिलन दर है, और प्रयोगशाला दक्षता 30% से अधिक है17।इसकी तैयारी की प्रक्रिया सरल है (समाधान विधि या वाष्प जमाव), लागत क्रिस्टलीय सिलिकॉन कोशिकाओं की तुलना में कम है, और बैंड गैप (1.2-2.3eV) को घटकों द्वारा समायोजित किया जा सकता है, जो बहु-जंक्शन स्टैकिंग डिजाइन के लिए उपयुक्त है।

अनुप्रयोग की सफलताःबीजिंग प्रौद्योगिकी संस्थान की टीम ने लंबी श्रृंखला वाले अल्किलामाइन जोड़कर असमान व्यापक बैंड-गैप पेरोवस्किट फिल्म की समस्या को हल किया और एक उच्च दक्षता वाले स्टैकिंग सेल प्रोटोटाइप तैयार किया.
चुनौतियाँ और सुधार की दिशाएँ
स्थिरताः यह आसानी से आर्द्रता, पराबैंगनी प्रकाश और तापमान से प्रभावित होता है,और इंटरफेस निष्क्रियता और पैकेजिंग प्रौद्योगिकी (जैसे ग्लास/पॉलिमर पैकेजिंग) द्वारा जीवन काल में सुधार करने की आवश्यकता है.
पर्यावरण संरक्षण: सीसा आधारित पेरोवस्किट विषाक्त होते हैं और शोध में सीसा रहित पेरोवस्किट (जैसे सीजियम-टिन आधारित) का इस्तेमाल किया गया है16. 2. कार्बनिक सौर कोशिकाएं
सामग्री गुण और अनुप्रयोग
कार्बनिक पदार्थ (जैसे बहुलक और छोटे अणु) हल्के, लचीले और समाधान-प्रसंस्करण योग्य होते हैं, जिससे वे पारदर्शी/लचीले उपकरणों की तैयारी के लिए उपयुक्त होते हैं।एमआईटी द्वारा विकसित ग्राफीन-इलेक्ट्रोड कार्बनिक सौर सेल में उच्च चालकता और ऑप्टिकल पारदर्शिता दोनों है और इसे खिड़कियों और कार की सतहों पर लगाया जा सकता है.

दक्षता में सुधारः प्रयोगशाला दक्षता 19% तक पहुंच जाती है, लेकिन जब इसे बड़े पैमाने पर तैयार किया जाता है तो दक्षता में काफी गिरावट आती है।
तकनीकी अनुकूलन
इंटरफेस इंजीनियरिंगः वाहक गतिशीलता में सुधार के लिए आणविक डिजाइन के माध्यम से दाता और स्वीकारकर्ता सामग्री के मिलान को अनुकूलित करें।
उपकरण संरचनाः इनवर्टेड ऑर्गेनिक सोलर सेल (ITIC एसेप्टर) ऊर्जा हानि को कम कर सकते हैं6.
3रंग-संवेदनशील सौर कोशिकाएं (डीएसएससी)
मुख्य लाभ
रंजक-संवेदनशील परतों (जैसे रुथेनियम परिसर), टाइटेनियम डाइऑक्साइड अर्धचालकों और आयोडीन इलेक्ट्रोलाइट्स का उपयोग करके, यह कमजोर प्रकाश में काम कर सकता है, और कम लागत और पर्यावरण के अनुकूल है।

नवाचार दिशाः क्वांटम डॉट डाई (जैसे लीड सल्फाइड) स्पेक्ट्रल अवशोषण रेंज को चौड़ा कर सकते हैं और दक्षता को 12% तक बढ़ा सकते हैं।
चुनौतियाँ
इलेक्ट्रोलाइट रिसाव के लिए प्रवण है, और ठोस इलेक्ट्रोलाइट विकल्पों को विकसित करने की आवश्यकता है6.

अन्य अत्याधुनिक सामग्री
नैनोक्रिस्टलीय सौर कोशिकाएँ
नैनोक्रिस्टलीय सामग्री (जैसे क्वांटम डॉट्स) में उच्च क्वांटम दक्षता होती है, जिसमें सैद्धांतिक दक्षता 30% से अधिक होती है, लेकिन अनाज इंटरफ़ेस दोषों की समस्या को हल करने की आवश्यकता है।

स्तरीय और बहु-जंक्शन कोशिकाएं

पेरोवस्किट/क्रिस्टलीय सिलिकॉन लेमिनेटः सैद्धांतिक दक्षता 30% से अधिक है, क्रिस्टलीय सिलिकॉन लंबी तरंगों की रोशनी को अवशोषित करता है, और पेरोवस्किट छोटी तरंगों की रोशनी को कैप्चर करता है।

ट्रिपल-जंक्शन सेल: GaInP/GaAs/Ge संरचना में 33% की दक्षता है, जो एयरोस्पेस के लिए उपयुक्त है।

नई क्वांटम सामग्री
लीहाइ विश्वविद्यालय द्वारा विकसित "मध्यवर्ती बैंड अवस्था" सामग्री तांबे के इंटरकेलेशन के माध्यम से 190% बाहरी क्वांटम दक्षता प्राप्त करती है, जो शॉकले-क्वेसर सैद्धांतिक सीमा को तोड़ती है।

भविष्य के रुझान और चुनौतियाँ
तकनीकी दिशा

हल्का और लचीलाः पहनने योग्य और भवन में एकीकृत फोटोवोल्टिक सामग्री (जैसे पारदर्शी फोटोवोल्टिक ग्लास और फोटोवोल्टिक टाइल) विकसित करें।

पर्यावरण संरक्षण और कम लागतः सीसा मुक्त पेरोवस्किट और जैव आधारित कार्बनिक सामग्री को बढ़ावा देना।
औद्योगिक बाधा

बड़े पैमाने पर उत्पादनः बड़े पैमाने पर तैयारी (जैसे पेरोवस्किट मुद्रण प्रक्रिया) के दौरान दक्षता कम होने की समस्या को हल करने की आवश्यकता है।
स्थिरता सत्यापनः आईईसी मानक परीक्षण (जैसे गर्मी/प्रकाश उम्र बढ़ने) पास करने की आवश्यकता है