लिथुआनिया के कौनास यूनिवर्सिटी ऑफ टेक्नोलॉजी (केटीयू) के रसायनज्ञों की एक टीम ने पेरोव्स्काइट सौर कोशिकाओं के लिए एक नई सामग्री विकसित की है।पोलीमराइजेशन के बाद, इसका उपयोग नियमित और उल्टे वास्तुकला सौर कोशिकाओं दोनों में छेद परिवहन परत के रूप में किया जा सकता है;दोनों ही मामलों में, निर्मित सौर तत्वों में बेहतर बिजली रूपांतरण क्षमता और परिचालन स्थिरता होती है।

पेरोव्स्काइटसौर सेल(पीएससी) को उनके आसमान छूते बिजली रूपांतरण के कारण फोटोवोल्टिक समुदाय से महत्वपूर्ण रुचि मिली है।इसके अलावा, व्यापक रूप से उपलब्ध प्रचुर कच्चे माल से कम लागत वाली उत्पादन प्रक्रिया का उपयोग करके पीएससी को बढ़ाया जा सकता है।ये पहलू भविष्य की मुख्यधारा फोटोवोल्टिक प्रौद्योगिकी के रूप में पीएससी के लिए वादा दिखाते हैं।

हालाँकि, की दीर्घकालिक स्थिरतापेरोव्स्काइटव्यावहारिक कामकाजी परिस्थितियों में सौर उपकरणों को बाजार की मांगों को पूरा करने के लिए अभी भी और सुधार की आवश्यकता है।

केटीयू, लिथुआनिया में रसायनज्ञों की टीम द्वारा संश्लेषित थर्मली क्रॉस-लिंकेबल विनाइल समूहों वाला एक नया 9,9â²-स्पिरोबिफ्लुओरिन व्युत्पन्न, उपर्युक्त कुछ चुनौतियों को हल करने में मदद कर सकता है।थर्मल क्रॉस-लिंकिंग के बाद, एक चिकना और विलायक-प्रतिरोधी त्रि-आयामी (3डी) पॉलिमरिक नेटवर्क बनाया गया, जिसका उपयोग पेरोव्स्काइट सौर कोशिकाओं के निर्माण के लिए छेद-परिवहन सामग्री के रूप में किया गया था।

"कोपोलिमराइजेशन अपेक्षाकृत कम तापमान (103 डिग्री सेल्सियस) पर होता है, जो पेरोव्स्काइट पर एक परत की ढलाई में उपयोग के लिए प्रौद्योगिकी को सुरक्षित बनाता है, जो 140 डिग्री सेल्सियस से ऊपर के तापमान के लिए प्रतिरोधी नहीं है। एक और बहुत महत्वपूर्ण पहलू यह है किपॉलिमराइजेशन प्रक्रिया अविश्वसनीय रूप से तेज़ है, जाहिरा तौर पर मोनोमर के विशिष्ट स्थानिक विन्यास के कारण, "आविष्कार के लेखकों में से एक, पीएच.डी. अरुणा डेस्केविकिटा-गेगुज़िएन कहते हैं।केटीयू रासायनिक प्रौद्योगिकी संकाय में छात्र।

परिणामी उपकरणों ने पारंपरिक छेद परिवहन सामग्री (पीटीएए या स्पाइरो-ओएमईटीएडी) की तुलना में बेहतर ऊर्जा रूपांतरण दक्षता और, सबसे महत्वपूर्ण, स्थिरता प्रदर्शित की।

व्यावसायीकरण की संभावनाएं, पेटेंट लंबित

पीएससी, स्तरित, नई पीढ़ी के सौर कोशिकाओं में दो वास्तुशिल्प संरचनाएं हो सकती हैं - नियमित (एन-आई-पी) और उलटा (पी-आई-एन)।उत्तरार्द्ध में, छेद-परिवहन सामग्री पेरोव्स्काइट अवशोषक परत के नीचे जमा की जाती है।केटीयू प्रयोगशालाओं में संश्लेषित मोनोमर आसानी से विलायक-प्रतिरोधी त्रि-आयामी (3डी) पॉलिमर का उत्पादन करता है जिसका उपयोग दोनों प्रकार के पेरोव्स्काइट सौर कोशिकाओं में किया जा सकता है।

"पॉलिमर संश्लेषण मोनोमर परतों को कम से कम 15 मिनट तक गर्म करके किया जाता है, जिससे स्थानिक रूप से संरचित अघुलनशील पॉलिमर मैट्रिसेस प्राप्त होते हैं," केटीयू में कार्बनिक अर्धचालक अनुसंधान समूह के संश्लेषण के प्रमुख शोधकर्ता प्रोफेसर व्याटौटास गेटौटिस बताते हैं।

आज तक, पारंपरिक संरचना (एन-आई-पी) पेरोव्स्काइट सौर कोशिकाओं का सर्वोत्तम प्रदर्शन अच्छी तरह से अध्ययन किए गए पी-प्रकार अर्धचालक स्पाइरो-ओएमईटीएडी के साथ हासिल किया गया है।हालाँकि, बाद वाले को इसकी घुलनशीलता के कारण उल्टे संरचना (पिन) उपकरणों में आवेदन नहीं मिला है, क्योंकि पेरोव्स्काइट परत की ढलाई में उपयोग किए जाने वाले ध्रुवीय सॉल्वैंट्स नीचे छेद-परिवहन परत को भंग कर देते हैं।

केटीयू प्रयोगशालाओं में संश्लेषित 9,9â²-स्पिरोबिफ्लुओरिन व्युत्पन्न एक क्रॉस-लिंक्ड कार्बनिक विलायक-प्रतिरोधी बहुलक परत उत्पन्न करता है।इस बीच, (एन-आई-पी)-संरचित उपकरणों के निर्माण में पेरोव्स्काइट परत पर गठित डाइथियोल (जैसे 4,4â²-थियोबिसबेंजेनेथियोल) के साथ 9,9â²-स्पिरोबिफ्लुओरीन व्युत्पन्न का एक कॉपोलीमर, इसे बाहरी अवांछित प्रभावों से बचाता है।जैसे नमी.

शोधकर्ताओं के अनुसार, नवीन संश्लेषित सामग्री में व्यावसायीकरण की उच्च संभावना है।इसलिए,पेटेंट आवेदनयूरोपीय संघ, अमेरिका और जापानी पेटेंट कार्यालयों में दायर किया गया था।

लिथुआनियाई और जापानी वैज्ञानिकों के बीच सहयोग

शोधकर्ता इस बात पर जोर देते हैं कि प्राप्त परिणाम लिथुआनियाई और जापानी वैज्ञानिकों के बीच सफल सहयोग का परिणाम हैं।

"अब कई वर्षों से, हमारा शोध समूह क्योटो विश्वविद्यालय में प्रोफेसर अत्सुशी वाकामिया के साथ सहयोग कर रहा है, जो न केवल जापान में बल्कि दुनिया भर में पेरोव्स्काइट सौर सेल शोधकर्ताओं के बीच प्रसिद्ध है। यह वे थे जिन्होंने पेरोव्स्काइट सौर को डिजाइन और चित्रित किया थाकोशिकाएं हमारे संश्लेषित पी-प्रकार के कार्बनिक अर्धचालकों का उपयोग करती हैं," प्रोफेसर गेटौटिस कहते हैं।

इन अर्धचालकों के विद्युत गुणों की जांच केटीयू के रसायनज्ञों के लंबे समय के साथी, विनियस विश्वविद्यालय के प्रो. विगिन्टास जंकौस्कस द्वारा की गई है।

प्रोफेसर गेटौटिस के नेतृत्व में केटीयू अनुसंधान समूह, सौर प्रौद्योगिकी क्षेत्र में कई नवाचारों के लिए जिम्मेदार है।उनमें से संश्लेषित यौगिक हैं, जो एक अणु-पतली परत में स्वयं इकट्ठे होते हैं जो एक छेद-परिवहन सामग्री के रूप में कार्य करता है, जिसका उपयोग निर्माण के लिए किया गया हैरिकार्ड तोड़सिलिकॉन-पेरोव्स्काइट अग्रानुक्रम सौर सेल।

प्रोफेसर गेटौटिस के अनुसार, सभी नवीकरणीय ऊर्जा में, सौर ऊर्जा की क्षमता सबसे अधिक है और इसका दोहन सबसे कम होता है।हालाँकि, नए शोध की बदौलत यह क्षेत्र तेजी से विकसित हो रहा है।ऐसा अनुमान है कि 2050 तक पृथ्वी पर उपयोग की जाने वाली लगभग आधी बिजली सौर ऊर्जा से उत्पादित की जाएगी।

"सौर ऊर्जा पूरी तरह से हरित है - यह प्रदूषण मुक्त है, और स्थापित सौर फार्मों को अधिक रखरखाव की आवश्यकता नहीं होती है। वर्तमान घटनाओं और ऊर्जा संकट को ध्यान में रखते हुए, अधिक से अधिक लोग अपने घरों में सौर ऊर्जा संयंत्र स्थापित करने में रुचि रखते हैं।घरों में या सौर फार्म में हिस्सेदारी के कारण, यह ऊर्जा का भविष्य है," प्रोफेसर गेटौटिस कहते हैं।

काम हैप्रकाशितजर्नल मेंएसीएस अनुप्रयुक्त सामग्री एवं इंटरफेस.

अधिक जानकारी:सार्यून डस्केविसिउते-गेगुज़िएन एट अल, पेरोव्स्काइट सौर कोशिकाओं के लिए 9,9â²-स्पिरोबिफ्लुओरिन-आधारित होल-ट्रांसपोर्टिंग परत की सीटू थर्मल क्रॉस-लिंकिंग में,एसीएस अनुप्रयुक्त सामग्री एवं इंटरफेस(2023)।डीओआई: 10.1021/acsami.3c13950