अल्ट्राथिन सोलर सेल्स को बढ़ावा मिलता है: 2D पेरोव्स्काइट कंपाउंड में सही तत्व होते हैं … currenthindi

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अल्ट्राथिन सोलर सेल्स को बढ़ावा मिलता है: 2D पेरोव्स्काइट कंपाउंड में सही तत्व होते हैं …

पेरोव्स्काइट यौगिक का द्वि-आयामी कोट कुशल सौर कोशिकाओं का आधार है जो पिछले पेरोव्स्काइट्स के विपरीत पर्यावरणीय पहनने और आंसू का सामना कर सकते हैं। राइस यूनिवर्सिटी के इंजीनियरों ने 2D Perovskites की फोटोवोल्टिक दक्षता को 18% तक बढ़ा दिया है। क्रेडिट: जेफ फिटलो / राइस यूनिवर्सिटी

राइस विश्वविद्यालय के इंजीनियरों ने अर्धचालक परजीवियों से बने परमाणुओं के रूप में पतली सौर कोशिकाओं के डिजाइन में एक नया मानक हासिल किया है, जिससे पर्यावरण का सामना करने की उनकी क्षमता को बनाए रखते हुए उनकी दक्षता में वृद्धि हुई है।


चावल के जॉर्ज आर। ब्राउन स्कूल ऑफ इंजीनियरिंग में आदित्य मोहिते की प्रयोगशाला ने पाया कि सूर्य का प्रकाश स्वयं 2डी पर्कोव्साइट्स में परमाणु परतों के बीच की जगह को संकुचित करता है ताकि सामग्री की फोटोवोल्टिक दक्षता को 18% तक बढ़ाया जा सके, एक ऐसे क्षेत्र में एक आश्चर्यजनक छलांग जहां अक्सर प्रगति होती है। प्रतिशत के अंशों में मापा जाता है।

“10 वर्षों में, पेरोव्स्काइट्स की दक्षता लगभग 3% से बढ़कर 25% से अधिक हो गई है,” मोहिते ने कहा। “अन्य अर्धचालकों को वहां पहुंचने में लगभग 60 साल लग गए। इसलिए हम इतने उत्साहित हैं।”

शोध में दिखाई देता है प्रकृति नैनो तकनीक.

Perovskites एक क्यूबिकल क्रिस्टल जाली के साथ यौगिक हैं और अत्यधिक कुशल प्रकाश हार्वेस्टर हैं। उनकी क्षमता को वर्षों से जाना जाता है, लेकिन वे एक पहेली प्रस्तुत करते हैं: वे सूर्य के प्रकाश को ऊर्जा में परिवर्तित करने में अच्छे हैं, लेकिन धूप और नमी उन्हें खराब कर देती है।

रसायन और जैव-आणविक इंजीनियरिंग और सामग्री विज्ञान और नैनोइंजीनियरिंग के एक सहयोगी प्रोफेसर मोहित ने कहा, “सौर सेल प्रौद्योगिकी के 20 से 25 वर्षों तक काम करने की उम्मीद है।” “हम कई सालों से काम कर रहे हैं और बल्क पेरोव्स्काइट्स के साथ काम करना जारी रखते हैं जो बहुत कुशल हैं लेकिन स्थिर नहीं हैं। इसके विपरीत, 2 डी पेरोव्स्काइट्स में जबरदस्त स्थिरता है लेकिन छत पर रखने के लिए पर्याप्त कुशल नहीं हैं।

“बड़ा मुद्दा स्थिरता से समझौता किए बिना उन्हें कुशल बनाना है,” उन्होंने कहा।

पर्ड्यू और नॉर्थवेस्टर्न यूनिवर्सिटीज में इंस्टीट्यूट ऑफ इलेक्ट्रॉनिक्स एंड डिजिटल टेक्नोलॉजीज (INSA) में राइस इंजीनियर, यूएस डिपार्टमेंट ऑफ एनर्जी लॉस एलामोस, आर्गन और ब्रुकहैवन और उनके सहयोगी। परमाणुओं के बीच का स्थान करंट ले जाने की उनकी क्षमता में सुधार करता है।

मोहिते ने कहा, “हमें ऐसा लगता है कि जैसे ही आप सामग्री छोड़ते हैं, आप इसे स्पंज की तरह निचोड़ते हैं और उस दिशा में चार्ज ट्रांसपोर्ट को बढ़ाने के लिए परतों को एक साथ लाते हैं।” शोधकर्ताओं ने आयोडाइड के ऊपर और लेड के बीच कार्बनिक धनायनों की एक परत रखी, जो परतों के बीच परस्पर क्रिया को बढ़ाता है।

मोहिते ने कहा, “इस काम के उत्तेजक राज्यों और गोलार्द्धों के अध्ययन के लिए महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ते हैं जिनके पास एक स्तर पर सकारात्मक चार्ज होता है और दूसरे पर नकारात्मक चार्ज होता है और वे एक-दूसरे से बात कर सकते हैं।” “इन्हें एक्सिटॉन कहा जाता है, जिसमें अद्वितीय गुण हो सकते हैं।

अल्ट्राथिन सौर कोशिकाओं को उत्तेजित करता है

राइस यूनिवर्सिटी के स्नातक छात्र सिराज सिद्दीकी सब्सट्रेट को एक ऐसे यौगिक के साथ स्पिन-कोट करने के लिए तैयार करते हैं जो 2डी पेरोव्स्काइट में मजबूत हो जाता है। राइस इंजीनियरों ने पता लगाया है कि पेरोव्स्काइट कुशल, मजबूत सौर कोशिकाओं के लिए आशाजनक है। क्रेडिट: जेफ फिटलो / राइस यूनिवर्सिटी

उन्होंने कहा, “इसने हमें जटिल 2 डी ट्रांज़िशन मेटल डीकैल्कोजेनाइड्स जैसे जटिल हेटरोस्ट्रक्चर बनाए बिना इन बुनियादी प्रकाश-पदार्थ इंटरैक्शन को समझने और अनुकूलित करने का अवसर दिया है।”

प्रयोगों की पुष्टि फ्रांस में कंप्यूटर मॉडल का उपयोग करने वाले सहयोगियों द्वारा की गई थी। आईएनएसए में भौतिकी के प्रोफेसर जैकी इवेन ने कहा: “यह अध्ययन अत्याधुनिक अभिनव सिमुलेशन तकनीकों, बड़े पैमाने पर राष्ट्रीय सिंक्रोट्रॉन सुविधाओं का उपयोग करके जांच और संचालन के तहत सौर कोशिकाओं की इन-सीटू विशेषताओं को गठबंधन करने का एक अनूठा अवसर प्रदान करता है। ।” “कागज पहली बार प्रदर्शित करता है कि कैसे छिद्र की घटना अचानक पेरोव्स्काइट सामग्री में एक चार्ज वर्तमान प्रवाह जारी करती है।”

दोनों परिणामों से पता चला है कि एक सूर्य की तीव्रता पर सौर सिम्युलेटर के तहत 10 मिनट के बाद, 2डी पेरोसाइट अपनी लंबाई के साथ 0.4% और ऊपर से नीचे तक लगभग 1% सिकुड़ गए। उन्होंने दिखाया कि पांच-सूर्य की तीव्रता के तहत 1 मिनट में प्रभाव देखा जा सकता है।

अल्ट्राथिन सौर कोशिकाओं को उत्तेजित करता है

राइस विश्वविद्यालय के स्नातक छात्र वेनबिन ली ने सौर सिम्युलेटर में परीक्षण के लिए 2डी पेरोव्स्काइट सौर सेल डिजाइन किया। राइस इंजीनियरों ने द्वि-आयामी पैरोवस्काइट्स से बनी कोशिकाओं की दक्षता में वृद्धि की और उनकी कठोरता को बनाए रखा। क्रेडिट: जेफ फिटलो / राइस यूनिवर्सिटी

चावल स्नातक छात्र और सह-प्रमुख लेखक वेनबिन ली ने कहा, “यह बहुत अधिक प्रतीत नहीं होता है, लेकिन जाली दूरी में यह 1% संकुचन इलेक्ट्रॉन प्रवाह को काफी बढ़ाता है।” “हमारा शोध सामग्री की इलेक्ट्रॉन चालकता में तीन गुना वृद्धि दिखाता है।”

साथ ही, जाल की प्रकृति सामग्री को 80 डिग्री सेल्सियस (176 डिग्री फारेनहाइट) तक गर्म करने पर भी खराब होने की संभावना कम करती है। शोधकर्ताओं ने यह भी पाया कि एक बार प्रकाश बंद हो जाने के बाद, जाली जल्दी से अपने सामान्य विन्यास में वापस आ गई।

स्नातक छात्र और सह-प्रमुख लेखक सिराज सिद्दीकी ने कहा, “2डी पेरोव्स्काइट्स के मुख्य आकर्षणों में से एक यह था कि उनमें आमतौर पर कार्बनिक अणु होते हैं जो नमी के लिए बाधाओं के रूप में कार्य करते हैं, थर्मल रूप से स्थिर होते हैं और आयन प्रवासन समस्याओं को हल करते हैं।” “3 डी पेरोव्स्काइट्स गर्मी और प्रकाश अस्थिरता के लिए प्रवण होते हैं, इसलिए शोधकर्ताओं ने थोक पेरोव्स्काइट्स के शीर्ष पर 2 डी परतें रखना शुरू कर दिया ताकि यह देखने के लिए कि क्या वे दोनों का सर्वश्रेष्ठ प्राप्त कर सकते हैं।

“हमने सोचा, चलो बस 2D पर चलते हैं और इसे कुशल बनाते हैं,” उन्होंने कहा।

कार्रवाई में सामग्री के संपीड़न का निरीक्षण करने के लिए, टीम ने दो अमेरिकी ऊर्जा विभाग (डीओई) विज्ञान उपयोगकर्ता सुविधाओं के कार्यालय का उपयोग किया: डीओई के ब्रुकहेवन नेशनल लेबोरेटरी में नेशनल सिंक्रोट्रॉन लाइट सोर्स II और डीओई के आर्गन नेशनल (एपीएसएन) में उन्नत। प्रयोगशाला।

कागज के सह-लेखक आर्गन भौतिक विज्ञानी जो स्ट्राज़ल्का ने वास्तविक समय में सामग्री में छोटे संरचनात्मक परिवर्तनों को पकड़ने के लिए एपीएस के अल्ट्राब्राइट एक्स-रे का उपयोग किया। एपीएस की बीमलाइन 8-आईडी-ई पर संवेदनशील उपकरण “संचालन” अध्ययन की अनुमति देता है, जिसका अर्थ है कि तापमान या पर्यावरण नियंत्रित परिवर्तनों से गुजरने पर डिवाइस सामान्य परिचालन स्थितियों के तहत किया जाता है। इस मामले में, स्ट्रैज़ल्का और उनके सहयोगियों ने तापमान को स्थिर रखते हुए सौर सेल से फोटोएक्टिव सामग्री को नकली सूर्य के प्रकाश में उजागर किया, और परमाणु स्तर पर छोटे संकुचन देखे।

एक नियंत्रण प्रयोग के रूप में, स्ट्रैज़ल्का और उनके सह-लेखकों ने यह भी देखा कि कमरे में अंधेरा था और तापमान में वृद्धि हुई, विपरीत प्रभाव के साथ – सामग्री का विस्तार। इससे पता चलता है कि यह स्वयं प्रकाश था, न कि उत्पन्न गर्मी, जिसके कारण परिवर्तन हुआ।

“इस तरह के बदलावों के लिए, ऑपरेंडो का अध्ययन करना महत्वपूर्ण है,” स्ट्रैज़ल्का ने कहा। “जिस तरह से आपका मैकेनिक आपके इंजन को चलाना चाहता है यह देखने के लिए कि अंदर क्या चल रहा है, हम एक स्नैपशॉट के बजाय इस परिवर्तन का एक वीडियो लेना चाहते हैं। एपीएस जैसी विशेषताएं हमें ऐसा करने की अनुमति देती हैं।”

Strazalka ने उल्लेख किया कि APS एक बड़े अपग्रेड के बीच में है जो इसकी एक्स-रे चमक को 500 गुना बढ़ा देगा। जब यह पूरा हो जाएगा, तो उन्होंने कहा, उज्ज्वल बीम और तेज, तेज डिटेक्टर वैज्ञानिकों की इन परिवर्तनों को अधिक संवेदनशीलता के साथ देखने की क्षमता में सुधार करेंगे।

यह बेहतर प्रदर्शन के लिए राइस टीम को सामग्री बदलने में मदद कर सकता है। सिद्दीकी ने कहा, “हम कैशिंग और इंटरफेस इंजीनियरिंग द्वारा 20% से अधिक दक्षता हासिल करने की राह पर हैं।” “यह पेरोव्स्काइट्स के क्षेत्र में सब कुछ बदल देगा, क्योंकि लोग तब सिलिकॉन के लिए 2 डी पेरोव्स्काइट्स और 2 डी / 3 डी पेरोव्स्काइट्स टंडेम का उपयोग करना शुरू कर देंगे, जो 30% तक दक्षता को सक्षम कर सकता है। यह व्यावसायीकरण के लिए इसे अपरिहार्य बना देगा।”

पेपर के सह-लेखक चावल स्नातक छात्र जिन हौ, हाओ झांग और ऑस्टिन फेहर, स्नातक जोसेफ एस्मान, एक्सचेंज छात्र याफी वांग, और सह-लेखक जीन-क्रिस्टोफ ब्लैंकेन, मोहित लैब के एक वरिष्ठ वैज्ञानिक हैं; बुबेकर ट्रॉवर, आईएनएसए में क्लॉडिन कटान; परदुना के रेजा असदपुर और मुहम्मद आलम; जस्टिन हॉफमैन, आयोनिस स्पैनोपोलोस और नॉर्थवेस्ट के मर्करी कानात्ज़िडिस; लॉस एलामोस के जारेड क्रोकेट और ब्रुकहेवन के एस्तेर त्साई।


3 डी रसायन विज्ञान पेरोव्स्काइट दक्षता को 23.9% बढ़ाता है


और जानकारी:
वेनबीन ली एट अल, उच्च दक्षता वाले सौर कोशिकाओं के लिए द्वि-आयामी परजीवियों में प्रकाश-सक्रिय अंतरालीय संपीड़न, प्रकृति नैनो तकनीक (2021)। डीओआई: 10.1038 / s41565-021-01010-2

चावल विश्वविद्यालय द्वारा दिया गया

उल्लेख: अल्ट्राथिन सौर कोशिकाओं को बढ़ावा मिलता है: 2 डी पेरोव्स्काइट यौगिक में भारी उत्पादों को चुनौती देने के लिए उपयुक्त सामग्री होती है (22 नवंबर, 2021) (22 नवंबर, 2021) https://phys.org/news/2021-11-ultrathin-solar-cells- पुनर्प्राप्त बूस्ट-2d.html . से

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