پیرووسکائٹس شمسی خلیوں کو نئی بلندیوں تک کیوں لے جا سکتے ہیں۔

سوئچنگ قابل تجدید توانائی جیسا کہ موسمیاتی تبدیلی کے خلاف جنگ میں شمسی توانائی بہت اہم ہے۔ تاہم، جب کہ شمسی ٹیکنالوجی نے اپنے آغاز سے ہی قابل ذکر پیش رفت کی ہے، اسے اب بھی فوسل فیول کا ایک قابل عمل متبادل بننے کے لیے نئی ٹیکنالوجیز کی ضرورت ہے۔ اس منظر نامے میں، قابل تجدید توانائی کے شعبے میں جدید ترین ایجاد پیرووسکائٹس، موثر شمسی توانائی کی ترقی میں گیم چینجر ثابت ہو سکتی ہے۔

روایتی سولر پینلز کرسٹل لائن سلکان (c-Si) یا پتلی فلم والی سولر ٹیکنالوجیز کا استعمال کرتے ہوئے بنائے جاتے ہیں، جن کی کارکردگی محدود ہوتی ہے۔ تاہم، پیرووسکائٹس ہلکے وزن اور لچکدار کرسٹل لائن ڈھانچے ہیں جو آسانی سے کسی بھی سطح، لچکدار یا بناوٹ پر جمع کیے جا سکتے ہیں۔ اس کا شکریہ، وہ پتلی اور ہلکے کی تخلیق کی قیادت کر سکتے ہیں شمسی پینل، کمرے کے درجہ حرارت پر کام کرنے اور سلیکون شمسی خلیوں سے کم قیمت پر سورج سے زیادہ بجلی پیدا کرنے کے قابل۔

اگرچہ پیرووسکائٹس کا کوئی اطلاق ابھی تک تجارتی نہیں کیا گیا ہے، وہ جاری تحقیق اور سرمایہ کاری کا موضوع ہیں۔ بہت سی کمپنیاں اپنی صلاحیتوں کو بروئے کار لانے کی کوشش کر رہی ہیں، اب پیرووسکائٹ سولر سیلز، ان کی ٹیکنالوجی، اور وہ روایتی سولر سیلز سے کیسے مختلف ہیں کے بارے میں جاننے کا بہترین وقت ہے۔

کی میز کے مندرجات
پیرووسکائٹ کیا ہے؟
پیرووسکائٹ سولر سیل کیسے بنائے جاتے ہیں؟
پیرووسکائٹ شمسی خلیات کی مختلف اقسام
پیرووسکائٹ سولر سیل بمقابلہ کرسٹل لائن سلکان سولر سیل
نتیجہ

پیرووسکائٹ کیا ہے؟

کرسٹل کے برعکس سلکان, perovskites مواد کا ایک خاندان ہے جس میں ایک منفرد کرسٹل ساخت ہے جو اسی نام کے معدنیات سے ملتی جلتی ہے جو پہلی بار روس میں 1839 میں دریافت ہوئی تھی۔ تاہم، یہ 2006 تک نہیں تھا کہ پیرووسکائٹس پر پہلی بار جذب شدہ مواد کے طور پر تحقیق کی گئی تھی، تحقیق کے نتائج تین سال بعد 2009 میں شائع ہوئے۔

پیرووسکائٹس کی کئی اقسام موجود ہیں۔ پہلی دریافت کی گئی پیرووسکائٹ کیلشیم ٹائٹینیم آکسائیڈ پر مشتمل تھی۔ بعد میں، پیرووسکائٹ کی بہت سی اقسام دریافت ہوئیں، جن میں میتھائل امونیم لیڈ ٹرائیوڈائڈ بھی شامل ہے۔ بہر حال، شمسی صنعت کے لیے سب سے زیادہ فائدہ مند پیرووسکائٹس وہ ہیں۔ کرسٹل ٹن یا لیڈ ایٹموں سے جڑے نامیاتی اور غیر نامیاتی مالیکیول سے بنا۔

پیرووسکائٹس 3 میں سب سے زیادہ امید افزا ہیں۔^rd نسل فوٹوولٹک (PV) نظام، انہیں شمسی صنعت میں گیم چینجر بناتا ہے۔ پچھلے پانچ سالوں میں، پیرووسکائٹ سولر سیل کی کارکردگی میں 4 فیصد سے کم سے زیادہ اضافہ ہوا ہے۔ 20٪. اگلے 15 سالوں میں، ان کی کارکردگی مزید بڑھنے کی پیش گوئی کی گئی ہے 30٪. اس وجہ سے، یہ خیال کیا جاتا ہے کہ پیرووسکائٹ سولر سیل ممکنہ طور پر روایتی سی-سی سولر پینلز اور سب سے زیادہ پتلی فلم فوٹو وولٹک کی جگہ لے لیں گے۔

پیرووسکائٹ سولر سیل کیسے بنائے جاتے ہیں؟

سادہ الفاظ میں، پیرووسکائٹ سولر سیلز "گیلی کیمسٹری" نامی ایک عمل کے ذریعے تخلیق کیے جاتے ہیں، جہاں میتھیلمونیم ہالائیڈ، میتھیلمونیم لیڈ آئوڈائڈ، اور دیگر اضافی اشیاء جیسے مواد کو محلول میں ملایا جاتا ہے۔ اس مرکب کو شیشے، دھاتی آکسائیڈ، سلکان سولر سیلز، لچکدار پولیمر یا یہاں تک کہ شفاف لکڑی پر بھی لگایا جا سکتا ہے۔

بیس میٹریل پر پیرووسکائٹ محلول کو اسپن کوٹنگ کے ذریعے جمع کیا جاتا ہے، جو اسی تصور پر مبنی ہے جس طرح اسپن آرٹ مشینیں بچوں کے ذریعے استعمال کی جاتی ہیں۔ محلول کو یا تو اسپرے کیا جاتا ہے یا سبسٹریٹ پر ٹپکایا جاتا ہے، سبسٹریٹ کو تیز رفتاری سے کاتا جاتا ہے، جس سے محلول کی ایک پتلی تہہ اس کی سطح پر یکساں طور پر پھیل جاتی ہے۔ جب مرکب میں سالوینٹ بخارات بن جاتا ہے تو، پیرووسکائٹ فلم کو پیرووسکائٹ کرسٹل کی پتلی تہوں کے طور پر چھوڑ دیا جاتا ہے جسے آسانی سے شمسی سیل میں تار کیا جا سکتا ہے۔

تاہم، پیرووسکائٹ کی تیاری کے لیے صرف ایک ہی طریقہ سے زیادہ ہے۔ شمسی خلیات، جیسے بخارات کی مدد، دو قدمی جمع، اور تھرمل بخارات جمع کرنا۔

پیرووسکائٹ شمسی خلیات کی مختلف اقسام

مجموعی طور پر، تمام شمسی خلیوں میں چیزیں مشترک ہیں۔ ان میں کم از کم ایک منفی تہہ، فوٹوولٹک مواد کی ایک مثبت تہہ، اور آگے اور پیچھے کا ایک کنڈکٹیو الیکٹروڈ شامل ہے۔ الیکٹروڈ سورج کی طرف سے چارج کیے گئے الیکٹرانوں کو ایک تار کے ساتھ لے جاتے ہیں تاکہ انہیں مثبت تہہ میں واپس لانے سے پہلے بجلی پیدا کی جا سکے۔ اس کے علاوہ، سولر ماڈیول میں نصب ہونے کے بعد، تمام سولر سیلز کو موسمی نقصان سے بچانے کے لیے انکیپسولیشن کی تہہ میں بند کر دیا جاتا ہے۔

اب، جب یہ مختلف اقسام کے لئے آتا ہے پیرووسکائٹ شمسی خلیات، دو قسمیں زیادہ اہمیت کی حامل ہیں - پتلی فلمی خلیات اور ٹینڈم سیل۔ پتلی فلم کے خلیوں میں فوٹو وولٹک مواد کے طور پر صرف پیرووسکائٹس ہوتے ہیں، جبکہ ٹینڈم سیلز میں پیرووسکائٹ کی کئی تہیں یا کرسٹل لائن سلیکون پرت کے اوپر پیرووسکائٹ کی ایک پتلی پرت ہو سکتی ہے۔

پتلی فلم ٹینڈم سیل بھی ہیں۔ یہاں، خلیات پر مشتمل ہے تانبے انڈیم گیلیم سیلینائیڈ (سی آئی جی ایس) پرتیں پیرووسکائٹ پرت کے ساتھ لیپت ہیں۔ پتلی فلم ٹینڈم سیل پہلے سے ہی کامل شمسی ٹیکنالوجی ہیں۔

پیرووسکائٹ سولر سیل بمقابلہ کرسٹل لائن سلکان سولر سیل

کرسٹل لائن سلکان سولر سیلز، جو اچھی طرح سے قائم بڑے پیمانے پر پیداواری عمل کے ساتھ پختہ ٹیکنالوجی سمجھے جاتے ہیں، شمسی صنعت میں کئی دہائیوں سے معمول رہے ہیں۔ ان میں ایک AI-BSF ڈھانچہ ہے جہاں monocrystalline یا polycrystalline c-Si کو جذب کرنے والی پرت میں استعمال کیا جاتا ہے۔

پیرووسکائٹ اور سی-سی کے درمیان ایک دلچسپ فرق ان کی روشنی جذب کرنے کی صلاحیت ہے۔ پیرووسکائٹ خلیات شمسی سپیکٹرم میں رنگوں کی ایک وسیع رینج کا جواب دے سکتا ہے، جبکہ c-Si صرف 1,100 nm کے برابر یا اس سے زیادہ طول موج کی روشنی کو جذب کر سکتا ہے۔ یہ پیرووسکائٹ خلیوں کی ساخت کی وجہ سے ہے، کیونکہ یہ الیکٹرانوں کو موٹی تہوں کے ذریعے مؤثر طریقے سے گھسنے کی اجازت دیتا ہے۔ نتیجے کے طور پر، وہ سورج کی روشنی کی زیادہ مقدار کو بجلی میں تبدیل کر سکتے ہیں، جو پیرووسکائٹس کی اعلی کارکردگی میں معاون ہے۔

پیرووسکائٹ سولر سیل کی سب سے زیادہ ریکارڈ شدہ کارکردگی ہے۔ 29.15٪ کم 25.4٪ کے مقابلے میں جس کی نمائش c-Si شمسی خلیوں کے ذریعہ کی گئی ہے۔ اس بات پر غور کرتے ہوئے کہ کرسٹل لائن سلکان Al-BSF ایک انتہائی پختہ ٹیکنالوجی ہے، یہ پیرووسکائٹ سولر پینلز کی امید افزا صلاحیت کو ثابت کرتا ہے۔

آخر میں، perovskite شمسی خلیات کم ممکنہ مواد اور کم پروسیسنگ کے اخراجات پیش کریں۔ انہیں مختلف رنگوں میں بھی تیار کیا جا سکتا ہے، جس سے صارفین اپنی ضروریات کے مطابق مصنوعات کو اپنی مرضی کے مطابق بنا سکتے ہیں۔ پیرووسکائٹ شمسی خلیوں کی اضافی خصوصیات، جیسے لچک، ہلکا پھلکا، اور نیم شفافیت، نے محققین اور الیکٹرانک ڈیزائنرز کو اس بات پر قائل کیا ہے کہ پیرووسکائٹ شمسی خلیوں کی مختلف ایپلی کیشنز c-Si کی جگہ لے سکتی ہیں۔ ٹیکنالوجی طویل مدت میں.

لوگ پیرووسکائٹ سولر سیل کب خرید سکتے ہیں؟ ایک نتیجہ

میں محققین اور ماہرین قابل تجدید توانائی صنعت پیرووسکائٹس کو سستے، موثر، اور ماحول دوست شمسی خلیات تیار کرنے کے لیے ایک امید افزا مواد کے طور پر دیکھتی ہے۔ نتیجے کے طور پر، بہت سارے کاروبار اور تنظیمیں فی الحال پیرووسکائٹ سولر سیلز کی صلاحیت پر تحقیق کر رہی ہیں، بشمول نیشنل رینیوایبل انرجی لیبارٹری (NREL)، Oxford PV، Qcells، اور دیگر۔ اگرچہ ان کے تیار کردہ سیلز ڈاک ٹکٹ کے سائز کے ٹیسٹ سیلز ہیں، جو ابھی تک عوام کے لیے فروخت کے لیے تیار نہیں ہیں، بڑے پیمانے پر تجارتی کاری شاید زیادہ دور نہ ہو۔