वैज्ञानिकों ने संभावित सौर सेल सामग्री के बारे में की गई खोजों का किया खुलासा

वाशिंगटन: ऊर्जा विभाग के एम्स नेशनल लेबोरेटरी के वैज्ञानिकों की एक टीम ने एक नया लक्षण वर्णन उपकरण विकसित किया, जिससे उन्हें सौर कोशिकाओं के लिए संभावित वैकल्पिक सामग्री में अद्वितीय अंतर्दृष्टि प्राप्त करने की अनुमति मिली। एम्स लैब के वरिष्ठ वैज्ञानिक जिगांग वांग के नेतृत्व में, टीम ने एक माइक्रोस्कोप विकसित किया जो सामग्री के नमूनों पर डेटा एकत्र करने के लिए टेराहर्ट्ज़ तरंगों का उपयोग करता है। इसके बाद टीम ने मिथाइलअमोनियम लेड आयोडाइड (एमएपीबीआई3) पर्कोव्साइट का पता लगाने के लिए अपने माइक्रोस्कोप का इस्तेमाल किया, यह एक ऐसी सामग्री है जो संभावित रूप से सौर कोशिकाओं में सिलिकॉन की जगह ले सकती है।

एम्स लैब के एक वैज्ञानिक रिचर्ड किम ने उन दो विशेषताओं के बारे में बताया जो नए स्कैनिंग प्रोब माइक्रोस्कोप को अद्वितीय बनाती हैं। सबसे पहले, माइक्रोस्कोप सामग्री पर डेटा एकत्र करने के लिए विद्युत चुम्बकीय आवृत्तियों की टेराहर्ट्ज रेंज का उपयोग करता है। यह सीमा इन्फ्रारेड और माइक्रोवेव आवृत्तियों के बीच गिरने वाले दृश्यमान प्रकाश स्पेक्ट्रम से काफी नीचे है। दूसरे, टेराहर्ट्ज़ प्रकाश को एक तेज धातु की नोक के माध्यम से चमकाया जाता है जो सूक्ष्मदर्शी की क्षमताओं को नैनोमीटर लंबाई के पैमाने पर बढ़ाता है।

"आम तौर पर यदि आपके पास एक प्रकाश तरंग है, तो आप अपने द्वारा उपयोग किए जा रहे प्रकाश की तरंग दैर्ध्य से छोटी चीजें नहीं देख सकते हैं। और इस टेराहर्ट्ज़ प्रकाश के लिए, तरंग दैर्ध्य लगभग एक मिलीमीटर है, इसलिए यह काफी बड़ा है," किम ने समझाया। "लेकिन यहां हमने इस तेज धातु की नोक का उपयोग एक शीर्ष के साथ किया है जो 20-नैनोमीटर त्रिज्या वक्रता के लिए तेज है, और यह हमारे एंटीना के रूप में कार्य करता है जो तरंगदैर्ध्य से छोटी चीजों को देखने के लिए कार्य करता है।"

इस नए माइक्रोस्कोप का उपयोग करते हुए, टीम ने एक पेरोसाइट सामग्री, MAPbI3 की जांच की, जो हाल ही में सौर कोशिकाओं में सिलिकॉन के विकल्प के रूप में वैज्ञानिकों के लिए रुचिकर बन गई है। Perovskites एक विशेष प्रकार का अर्धचालक है जो दृश्य प्रकाश के संपर्क में आने पर एक विद्युत आवेश का परिवहन करता है। सौर सेल में MAPbI3 का उपयोग करने की मुख्य चुनौती यह है कि गर्मी और नमी जैसे तत्वों के संपर्क में आने पर यह आसानी से खराब हो जाता है।

वांग और किम के अनुसार, टीम ने MAPbI3 से एक इन्सुलेटर की तरह व्यवहार करने की अपेक्षा की, जब उन्होंने इसे टेराहर्ट्ज़ प्रकाश के सामने उजागर किया। चूँकि एक नमूने पर एकत्र किया गया डेटा इस बात का पठन है कि जब सामग्री को टेराहर्ट्ज़ तरंगों के संपर्क में लाया जाता है, तो प्रकाश कैसे बिखरता है, उन्होंने पूरे सामग्री में प्रकाश-प्रकीर्णन के लगातार निम्न-स्तर की अपेक्षा की। हालाँकि, उन्होंने जो पाया, वह यह था कि अनाज के बीच की सीमा के साथ-साथ प्रकाश के प्रकीर्णन में बहुत भिन्नता थी।

किम ने समझाया कि प्रवाहकीय सामग्री, जैसे धातु, में उच्च स्तर का प्रकाश प्रकीर्णन होगा जबकि कम प्रवाहकीय सामग्री, जैसे इंसुलेटर, में उतना नहीं होगा। MAPbI3 में अनाज की सीमाओं के साथ पाए जाने वाले प्रकाश प्रकीर्णन की व्यापक भिन्नता सामग्री की गिरावट की समस्या पर प्रकाश डालती है।

एक सप्ताह के दौरान, टीम ने सामग्री पर डेटा एकत्र करना जारी रखा, और उस समय एकत्र किए गए डेटा ने प्रकाश प्रकीर्णन के स्तर में परिवर्तन के माध्यम से गिरावट की प्रक्रिया को दिखाया। यह जानकारी भविष्य में सामग्री में सुधार और हेरफेर करने के लिए उपयोगी हो सकती है।

"हम मानते हैं कि वर्तमान अध्ययन अनाज सीमा गिरावट, दोष जाल और सामग्री गिरावट को देखने, समझने और संभावित रूप से कम करने के लिए एक शक्तिशाली माइक्रोस्कोपी उपकरण का प्रदर्शन करता है," वांग ने कहा। "इन मुद्दों की बेहतर समझ आने वाले कई सालों तक अत्यधिक कुशल पेरोसाइट-आधारित फोटोवोल्टिक उपकरणों को विकसित करने में सक्षम हो सकती है।" (एएनआई)