63.2 فیصد کی نظریاتی کارکردگی، تیسری نسل کے فوٹوولٹک خلیات کے لیے ایک پیش رفت!

چونکانے والی! نئے انٹرمیڈیٹ بینڈ سولر سیلز (IBSCs) 63.2 فیصد کی نظریاتی کارکردگی حاصل کر سکتے ہیں، جو عام شمسی خلیوں سے تین گنا زیادہ ہے (20 فیصد کے علاقے میں استعداد کے ساتھ)! ایک بین الاقوامی تحقیقی ٹیم کی ایک پیش رفت دریافت جو شمسی صنعت میں انقلاب برپا کر سکتی ہے! نیٹیزین چیخ رہے ہیں: کیا IBSCs کا تصور اسٹاک تیزی سے شروع ہونے والا ہے؟

تیسری نسل کی شمسی ٹیکنالوجی کا نیا عزیز

کرسٹل لائن سلکان سولر سیل شمسی خلیوں کی پہلی نسل کی نمائندگی کرتے ہیں، بشمول مونوکریسٹل لائن، پولی کرسٹل لائن اور بے ساختہ سلکان سولر سیل۔ یہ خلیات پہلے ہی تجارتی اور رہائشی ایپلی کیشنز میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوتے ہیں اور عالمی فوٹوولٹک مارکیٹ کا 90 فیصد حصہ لیتے ہیں۔ تاہم، ان کی توانائی کی تبدیلی کی کارکردگی صرف 15-25 فیصد ہے اور ان کی پیداواری لاگت زیادہ ہے۔

دوسری نسل کے پتلی فلم کے سولر سیل شیشے کے ذیلی ذخائر پر بنائے جاتے ہیں، اور اگرچہ مواد اور پیداواری لاگت کم ہے، لیکن ان کی توانائی کی تبدیلی کی کارکردگی صرف 6-10 فیصد ہے۔

شمسی خلیوں کی تیسری نسل کا مقصد توانائی کے تبادلوں کی کارکردگی کو بڑھانا، لاگت کو کم کرنا اور ایپلی کیشنز کو آسان بنانا ہے۔ وہ نئے شمسی خلیات کے طور پر جانے جاتے ہیں اور ان میں غیر نامیاتی اور نامیاتی پتلی فلم کے شمسی خلیات، ڈائی سنسیٹائزڈ اور کوانٹم ڈاٹ سنسیٹائزڈ سولر سیل، اور چالکوجینائیڈ سولر سیل شامل ہیں۔ ان خلیات کی ترقی کے نسبتاً کم وقت کے باوجود، ان کی اعلیٰ نظریاتی توانائی کی تبدیلی کی کارکردگی اور نسبتاً کم پیداواری لاگت کی وجہ سے ان میں ترقی کی بڑی صلاحیت ہے۔

ان میں سے، انٹرمیڈیٹ بینڈ سولر سیل (IBSC) شمسی خلیوں کی عالمی کارکردگی کو بہتر بنانے کے لیے ایک شاندار نیا تصور ہے۔ 63.2 فیصد تک نظریاتی توانائی کی تبدیلی کی کارکردگی کے ساتھ، یہ تیسری نسل کی شمسی ٹیکنالوجی کا نیا عزیز ہے اور صنعت کی طرف سے اسے تیزی سے پسند کیا جا رہا ہے۔

سیل کی توانائی کی تبدیلی کی کارکردگی میں یہ اضافہ سیمی کنڈکٹر کے منع شدہ بینڈ میں انرجی سٹیٹس کی ایک چھوٹی کثافت کے ساتھ ایک تنگ انرجی بینڈ کو متعارف کروا کر حاصل کیا جاتا ہے۔ اس تنگ انرجی بینڈ کا تعارف اوپن سرکٹ وولٹیج کو مستقل رکھتے ہوئے ذیلی بینڈ کے فرق کو جذب کرنے کی اجازت دیتا ہے۔ اس بہتری کے ساتھ، شمسی سیل کچھ اورکت روشنی کے علاوہ زیادہ تر نظر آنے والی روشنی کو جذب کرتا ہے، اس طرح سیل کی موجودہ پیداوار اور توانائی کی تبدیلی کی کارکردگی میں اضافہ ہوتا ہے۔

شکل 1 سیل انرجی بینڈ ڈایاگرام: روایتی سولر سیلز میں صرف کنڈکشن بینڈ CB اور ویلنس بینڈ VB ہوتا ہے، لیکن انٹرمیڈیٹ بینڈ سولر سیلز بھی سورج کی روشنی کے جذب کو بڑھانے کے لیے ایک انٹرمیڈیٹ بینڈ (IB) متعارف کرواتے ہیں۔

انٹرمیڈیٹ بینڈ سولر سیل (IBSC) کی اعلی نظریاتی توانائی کی تبدیلی کی کارکردگی کے باوجود، اس کی کارکردگی اتنی زیادہ نہیں ہے جتنا کہ اس کی موروثی اعلی مرکب فطرت (انٹرمیڈیٹ بینڈ میں الیکٹرانوں اور سوراخوں کا مرکب) اور سیمی کنڈکٹر جالی کی تباہی کی وجہ سے توقع کی جاتی ہے۔ ، توانائی کے تبادلوں کی کارکردگی نظریاتی قدر سے کم یا عام سیل کی کارکردگی سے بھی کم ہونے کے ساتھ۔ ایک ہی وقت میں، سیل تیار کرنے کے لئے بہت مہنگا ہے. اس کے علاوہ، IBSCs کی عمریں مختصر ہوتی ہیں اور ان کا استعمال صرف کم درجہ حرارت پر کیا جا سکتا ہے، جو ان کی بڑے پیمانے پر پیداوار اور استعمال کو بہت حد تک محدود کر دیتا ہے۔

برطانیہ کے امپیریل کالج اور آسٹریلیا میں یونیورسٹی آف نیو ساؤتھ ویلز (UNSW) کے سائنسدانوں نے حال ہی میں ایک نئے انٹرمیڈیٹ بینڈ سولر سیل (IBSC) کی ترقی کا اعلان کیا ہے اور اپنی تازہ ترین تحقیق کو جرنل RRL سولر میں شائع کیا ہے۔ نیا ڈیزائن انٹرسٹیشل بینڈ سولر سیلز کے میدان میں ایک بڑی پیش رفت کی نمائندگی کرتا ہے۔ رپورٹ کے مطابق، نیا آئی بی ایس سی ایک نوول سولر سیل فن تعمیر کا استعمال کرتا ہے اور ایک منفرد آپٹیکل ڈھانچہ متعارف کرایا ہے جو سیل کی فوٹو وولٹک کارکردگی کو بڑھانے کے لیے سولر سپیکٹرم میں زیادہ فوٹونز کو مؤثر طریقے سے استعمال کرتا ہے۔ اس تحقیق کی اشاعت بھی انٹرمیڈیٹ بینڈ سولر سیلز کے میدان میں ایک اہم قدم کی نشاندہی کرتی ہے، جس سے توقع کی جاتی ہے کہ انٹرمیڈیٹ بینڈ سولر سیلز کے تجارتی استعمال کو فروغ ملے گا۔

محققین کے مطابق، نئے ڈیزائن کردہ انٹرمیڈیٹ بینڈ سولر سیل (IBSC) نے ایک نیا سولر سیل آرکیٹیکچر متعارف کرایا ہے جس میں 'Rachet band' (RB) شامل ہے، جس کا انرجی بینڈ تصویر 1 میں دیکھا جا سکتا ہے۔ کمرے کے درجہ حرارت کا آپریشن ممکن ہے۔ یہ پیش رفت آئی بی ایس سی سیلز کی مستقبل کی ترقی کے لیے ایک اہم بنیاد فراہم کرے گی اور یہ انٹرمیڈیٹ بینڈ سولر سیلز کے میدان میں ایک اہم سنگ میل ہے۔

2020 میں، دو ہسپانوی محققین نے اعلان کیا تھا: "ہمیں یقین ہے کہ ایک بار موثر IBSCs تیار ہو جانے کے بعد، سائنسی برادری ان آلات کی کارکردگی کو بہتر بنانے کے لیے مزید کوششیں کرے گی۔ ہمیں یقین ہے کہ ایک بار IBSCs بہت موثر اور ممکنہ طور پر لاگت کے ثابت ہوں گے۔ مؤثر، مارکیٹ کے حصے پر منحصر ہے، صنعت بہت زیادہ دلچسپی ظاہر کرے گی۔" اب جبکہ اعلیٰ کارکردگی والے IBSCs تیار کیے جا رہے ہیں، یہ PV انڈسٹری کے لیے ایک بڑا ردوبدل ہو سکتا ہے جب مزید کمپنیاں ترقی اور بڑے پیمانے پر پیداوار میں شامل ہو جائیں۔