मिशिगन विश्वविद्यालय में खोजी गई पेरोव्स्काइट अर्धचालकों को तेजी से नष्ट होने से रोकने की एक अंतर्दृष्टि, आज के पतले-फिल्म सौर पैनलों की तुलना में दो से चार गुना सस्ती होने का अनुमान लगाने वाले सौर कोशिकाओं को सक्षम करने में मदद कर सकती है।

अध्ययन हैप्रकाशितजर्नल मेंमामला.

पेरोव्स्काइट्स को सिलिकॉन-आधारित अर्धचालकों के साथ भी जोड़ा जा सकता है जो आज के सौर पैनलों में प्रचलित हैं"अग्रानुक्रम" सौर सेलजो सिलिकॉन सौर कोशिकाओं की अधिकतम सैद्धांतिक दक्षता को पार कर सकता है।

"सिलिकॉन सौर सेल बहुत अच्छे हैं क्योंकि वे बहुत कुशल हैं और बहुत लंबे समय तक चल सकते हैं, लेकिनउच्च दक्षताउच्च लागत के साथ आता है," यू-एम केमिकल इंजीनियरिंग के सहायक प्रोफेसर ज़िवेन गोंग ने कहा। "उच्च शुद्धता वाले सिलिकॉन बनाने के लिए, 1,000 डिग्री सेल्सियस से अधिक तापमान की आवश्यकता होती है।अन्यथा, दक्षता उतनी अच्छी नहीं होगी।"

उच्च तापमान उच्च आर्थिक और पर्यावरणीय लागत के साथ आता है।लेकिन जबकि पेरोव्स्काइट कम तापमान पर उत्पन्न हो सकते हैं, वे गर्मी, नमी और हवा के संपर्क में आने पर ख़राब हो जाते हैं।परिणामस्वरूप, आज पेरोव्स्काइट का जीवनकाल व्यावसायिक रूप से प्रतिस्पर्धी होने के लिए बहुत छोटा हैसौर पेनल्स.

गोंग के शोध का उद्देश्य कठोर पेरोव्स्काइट सौर सेल बनाना है, और उसका नया अध्ययन इसी में हैमामलासुझाव है कि भारी "दोष शांति"अणुओंपेरोव्स्काइट्स की स्थिरता और समग्र जीवन काल को बढ़ाने में सर्वोत्तम हैं।

पेरोव्स्काइट क्रिस्टल में सीसे के परमाणु होते हैं जो पेरोव्स्काइट के अन्य घटकों से पूरी तरह बंधे नहीं होते हैं।ऐसे "अंडरकोर्डिनेटेड साइट्स" अक्सर क्रिस्टल सतहों और पर पाए जाने वाले दोष हैंअनाज सीमाएंजहां क्रिस्टल जाली में दरार है।ये दोष इलेक्ट्रॉनों की गति में बाधा डालते हैं और पेरोव्स्काइट सामग्री के क्षय को तेज करते हैं।

इंजीनियरों को पहले से ही पता है कि पेरोव्स्काइट्स में दोष-शांत करने वाले अणुओं को मिलाने से अंडरकोर्डिनेटेड लीड को लॉक करने में मदद मिल सकती है, जिससे उच्च तापमान पर अन्य खामियों को बनने से रोका जा सकता है।लेकिन अब तक, इंजीनियरों को यह नहीं पता था कि किसी दिए गए अणु ने पेरोव्स्काइट कोशिकाओं की कठोरता को कैसे प्रभावित किया है।

केमिकल इंजीनियरिंग के पूर्व पोस्टडॉक्टरल शोधकर्ता और अध्ययन के पहले लेखकों में से एक होंगकी किम ने कहा, "हम यह पता लगाना चाहते थे कि अणुओं की कौन सी विशेषताएं विशेष रूप से पेरोव्स्काइट की स्थिरता में सुधार करती हैं।"

समस्या की जांच करने के लिए, गोंग की टीम ने विभिन्न आकृतियों और आकारों के साथ तीन एडिटिव्स बनाए और उन्हें पतली फिल्मों में जोड़ापेरोव्स्काइट क्रिस्टल, जो प्रकाश को अवशोषित कर सकता है और उसे बिजली में परिवर्तित कर सकता है।प्रत्येक योजक में समान या समान रासायनिक निर्माण खंड होते थे, जो आकार, वजन और व्यवस्था को उन्हें अलग करने वाले मुख्य गुण बनाते थे।

फिर, टीम ने मापा कि विभिन्न एडिटिव्स ने पेरोव्स्काइट्स के साथ कितनी दृढ़ता से बातचीत की और परिणामस्वरूप फिल्मों में दोषों के निर्माण को प्रभावित किया।द्रव्यमान के हिसाब से बड़े अणु पेरोव्स्काइट से चिपकने में बेहतर थे क्योंकि उनके पास अधिक बाध्यकारी साइटें थीं जो पेरोव्स्काइट क्रिस्टल के साथ बातचीत करती थीं।परिणामस्वरूप, वे दोषों को बनने से रोकने में बेहतर साबित हुए।

लेकिन सर्वोत्तम एडिटिव्स को भी बहुत अधिक जगह लेने की आवश्यकता होती है।विनिर्माण प्रक्रिया के दौरान बड़े लेकिन पतले अणुओं के परिणामस्वरूप छोटे पेरोव्स्काइट दाने बने।छोटे दाने आदर्श नहीं होते क्योंकि वे अधिक दाने वाली सीमाओं, या दोषों के निर्माण के लिए अधिक क्षेत्रों वाली पेरोव्स्काइट कोशिकाएं भी बनाते हैं।इसके विपरीत, भारी अणुओं ने बड़े पेरोव्स्काइट अनाज को बनाने के लिए मजबूर किया, जिसके परिणामस्वरूप फिल्म में अनाज की सीमाओं का घनत्व कम हो गया।

पेरोव्स्काइट फिल्मों को 200 डिग्री सेल्सियस से अधिक तक गर्म करने से पुष्टि हुई कि भारी योजकों ने फिल्मों को उनके विशिष्ट स्लेट काले रंग को बनाए रखने और कम संरचनात्मक दोष विकसित करने में मदद की।

"एडिटिव्स को डिज़ाइन करते समय आकार और कॉन्फ़िगरेशन दोनों महत्वपूर्ण हैं, और हमारा मानना ​​​​है कि इस डिज़ाइन दर्शन को जीवनकाल को और बेहतर बनाने के लिए विभिन्न पेरोव्स्काइट फॉर्मूलेशन में लागू किया जा सकता है।पेरोव्स्काइटसौर सेल , प्रकाश उत्सर्जक उपकरण और फोटोडिटेक्टर, “मैक्रोमोलेक्यूलर विज्ञान और इंजीनियरिंग में डॉक्टरेट छात्र और अध्ययन के पहले लेखकों में से एक कार्लोस एलेजांद्रो फिगेरोआ मोरालेस ने कहा।अधिक जानकारी: