नए सुपर सोलर सेल (पेरोव्स्काइट) से जापान के ऊर्जा परिवर्तन में तेजी आने की उम्मीद है - सेकिसुई केमिकल के साथ जापान की सौर रणनीति - छवि: एक्सपर्ट.डिजिटल
भविष्य की ऊर्जा प्रौद्योगिकी: पेरोव्स्काइट कोशिकाओं के साथ जापान की सफलता
उन्नत सौर ऊर्जा: ऊर्जा परिवर्तन के लिए जापान का मार्ग
जापान पेरोव्स्काइट सौर कोशिकाओं (पीएससी) के विकास के साथ सौर ऊर्जा प्रौद्योगिकी में महत्वपूर्ण प्रगति कर रहा है, जिनमें देश के ऊर्जा परिदृश्य को मौलिक रूप से बदलने की क्षमता है। इस नवोन्मेषी तकनीक से न केवल जापान के महत्वाकांक्षी जलवायु लक्ष्यों को प्राप्त करने में मदद मिलने की उम्मीद है, बल्कि जीवाश्म ईंधन और परमाणु ऊर्जा पर उसकी निर्भरता भी कम होने की उम्मीद है। अपने लचीले, हल्के और अत्यधिक कुशल गुणों के साथ, ये सुपर सौर सेल 2040 तक 20 परमाणु रिएक्टरों के बराबर बिजली उत्पादन क्षमता प्राप्त कर सकते हैं, इस प्रकार जापान के ऊर्जा परिवर्तन में महत्वपूर्ण योगदान दे सकते हैं।
क्रांतिकारी पेरोव्स्काइट तकनीक
पेरोव्स्काइट सौर सेल पारंपरिक सौर सेल से मौलिक रूप से भिन्न हैं और सौर ऊर्जा के उपयोग में क्रांति का वादा करते हैं। पारंपरिक सिलिकॉन-आधारित सौर पैनलों के विपरीत, पीएससी अपनी उच्च अनुकूलनशीलता, कम वजन और निर्माण में लचीलेपन के लिए जाने जाते हैं। ये गुण उन्हें घनी आबादी वाले जापान के लिए विशेष रूप से मूल्यवान बनाते हैं, जहाँ सीमित स्थान के कारण पारंपरिक सौर पैनल अक्सर अव्यावहारिक होते हैं।
पेरोव्स्काइट सौर कोशिकाओं की बहुमुखी प्रतिभा पूरी तरह से नए अनुप्रयोग संभावनाओं के द्वार खोलती है। अपने अर्ध-पारदर्शी और हल्के डिज़ाइन के कारण, इन्हें इमारतों की दीवारों और खिड़कियों, कार की छतों और स्ट्रीट लाइटों पर लगाया जा सकता है, जिससे इन सतहों का उपयोग ऊर्जा उत्पादन के लिए किया जा सकता है। यह लचीलापन सीमित स्थान वाले शहरों में विशेष रूप से महत्वपूर्ण है, जहाँ अतिरिक्त भूमि की आवश्यकता के बिना ऊर्जा उत्पादन को अधिकतम करना महत्वपूर्ण है।
दक्षता के मामले में, पेरोव्स्काइट सौर कोशिकाओं ने उल्लेखनीय प्रगति की है। 26.1 प्रतिशत की दक्षता के साथ, वे अब पारंपरिक सिलिकॉन सिंगल-क्रिस्टल पैनलों के बराबर हैं, और यह आँकड़ा लगातार बढ़ रहा है, जबकि सिलिकॉन तकनीक अपनी सीमा तक पहुँच गई है। सिलिकॉन पैनलों के साथ पीएससी का उपयोग विशेष रूप से आशाजनक है, क्योंकि यह वर्तमान में 35 प्रतिशत से अधिक दक्षता की अनुमति देता है। इसके अलावा, पीएससी का लचीलापन पवन और सौर ऊर्जा को मिलाकर हाइब्रिड प्रणालियों के विकास को सक्षम बनाता है, जिससे नवीकरणीय ऊर्जा की दक्षता में और सुधार हो सकता है।
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आयोडीन उत्पादन के माध्यम से जापान का रणनीतिक लाभ
पेरोव्स्काइट सौर कोशिकाओं के विकास में जापान की स्थिति को मज़बूत करने वाला एक प्रमुख कारक दुनिया का दूसरा सबसे बड़ा आयोडीन उत्पादक देश होना है। पेरोव्स्काइट सौर कोशिकाओं के उत्पादन में आयोडीन एक आवश्यक घटक है। यह संसाधन लाभ जापान को एक स्वतंत्र आपूर्ति श्रृंखला स्थापित करने और अपने घरेलू उद्योग के लिए आशाजनक विकास के अवसर प्रदान करने में सक्षम बनाता है। इस प्राकृतिक संसाधन का उपयोग करके, जापान आवश्यक पेरोव्स्काइट सौर कोशिकाओं की विशाल मात्रा के निर्माण के लिए एक काफी हद तक आत्मनिर्भर उत्पादन श्रृंखला बना सकता है।
जापान की महत्वाकांक्षी सौर योजना
जापानी सरकार ने पेरोव्स्काइट तकनीक के उपयोग के लिए एक महत्वाकांक्षी योजना का अनावरण किया है। देश का लक्ष्य वित्तीय वर्ष 2040 तक 20 गीगावाट सौर ऊर्जा क्षमता स्थापित करना है, जो लगभग 20 परमाणु रिएक्टरों के उत्पादन के बराबर है। इस क्षमता के साथ, जापान न केवल अपने सक्रिय परमाणु रिएक्टरों को बंद कर सकेगा, बल्कि भविष्य की ऊर्जा आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए नए परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के निर्माण से भी बच सकेगा, क्योंकि जीवाश्म ईंधन आधारित बिजली संयंत्र चरणबद्ध तरीके से बंद हो रहे हैं।
यह पहल एक व्यापक ऊर्जा योजना का हिस्सा है। 13 मार्च, 2025 को, जापानी सरकार ने एक मूलभूत ऊर्जा नीति के मसौदे को अंतिम रूप दिया, जिसका उद्देश्य बढ़ती बिजली की माँग को पूरा करने के लिए 2040 तक बिजली मिश्रण में नवीकरणीय ऊर्जा की हिस्सेदारी को 50 प्रतिशत तक बढ़ाना है। जापान ने अक्टूबर 2021 में ही अपनी ऊर्जा योजना को अद्यतन कर लिया था, जिसमें नवीकरणीय ऊर्जा मुख्य लाभार्थी के रूप में उभरी है। छठी "रणनीतिक ऊर्जा योजना" में पहली बार 2030 से जापान में ऊर्जा उत्पादन के मुख्य स्रोतों के रूप में सौर, पवन और जल विद्युत के साथ-साथ बायोमास को स्थापित करने का लक्ष्य रखा गया है, जिसकी नियोजित हिस्सेदारी ऊर्जा मिश्रण में 36 से 38 प्रतिशत होगी।
सेकिसुई केमिकल की प्रेरक भूमिका
जापान की सौर रणनीति को लागू करने में सेकिसुई केमिकल एक प्रमुख कंपनी है। जापान विकास बैंक (डीबीजे) के सहयोग से, सेकिसुई ने 2025 की शुरुआत में सेकिसुई केमिकल के लाइसेंस के तहत पेरोव्स्काइट सौर कोशिकाओं के विकास, निर्माण और बिक्री के लिए एक नई कंपनी की स्थापना की। इस परियोजना की कुल लागत 310 अरब येन (1.97 अरब डॉलर) से अधिक होने का अनुमान है, जिसमें से आधी धनराशि सरकारी अनुदान द्वारा प्रदान की जाएगी।
सेकिसुई एक चरणबद्ध निवेश रणनीति की योजना बना रही है, जिसकी शुरुआत 2027 तक 100 मेगावाट उत्पादन लाइन के निर्माण के लिए 90 अरब येन से होगी, और उसके बाद 2030 तक एक गीगावाट-श्रेणी की उत्पादन लाइन का निर्माण किया जाएगा। इस परियोजना के लिए, कंपनी पश्चिमी जापान के साकाई स्थित शार्प संयंत्र से उपकरण खरीदेगी और उनका उपयोग करेगी। इसका लक्ष्य वित्तीय वर्ष 2030 तक नवीन सौर कोशिकाओं, मुख्यतः पेरोव्स्काइट सौर कोशिकाओं, के लिए प्रति वर्ष 1 गीगावाट की उत्पादन क्षमता प्राप्त करना है।
कंपनी ने अपनी तकनीक के लिए पहले ही स्पष्ट अनुप्रयोग क्षेत्र निर्धारित कर लिए हैं: "हम इस प्रणाली के हल्केपन और लचीलेपन का लाभ उठाकर इसके उपयोग को बढ़ावा देना चाहते हैं, खासकर सार्वजनिक क्षेत्र में, उदाहरण के लिए, खेल हॉल में जो आपदाओं की स्थिति में निकासी केंद्रों के रूप में काम करते हैं," कंपनी ने कहा। लंबी अवधि में, सेकिसुई बड़े पैमाने पर उत्पादन के माध्यम से लागत कम करके और साथ ही मांग को बढ़ाकर अपने व्यवसाय का विस्तार करने की योजना बना रही है, निजी क्षेत्र में कारखानों और गोदामों की छतों और बाहरी दीवारों पर ध्यान केंद्रित करते हुए।
निवेश और उत्पादन योजनाएँ
सेकिसुई केमिकल की योजना 2030 तक पेरोव्स्काइट सौर कोशिकाओं के लिए प्रति वर्ष 1 गीगावाट की विनिर्माण क्षमता स्थापित करने की है। कंपनी इस परियोजना में लगभग 2 बिलियन अमेरिकी डॉलर का निवेश करेगी, जिसमें से आधी लागत जापानी सरकार वहन करेगी।
पहला कदम 2025 से 2027 तक प्रति वर्ष 100 मेगावाट की क्षमता वाली उत्पादन लाइन का निर्माण है। इसके लिए, सेकिसुई केमिकल 90 बिलियन येन (लगभग 570 मिलियन अमेरिकी डॉलर) का निवेश कर रहा है और ओसाका में एक पूर्व शार्प प्लांट के कुछ हिस्सों का उपयोग कर रहा है।
सरकारी सहायता और साझेदारी
जापानी सरकार इस परियोजना का सक्रिय रूप से समर्थन करती है:
- आर्थिक मामलों के मंत्रालय ने हरित परिवर्तन के लिए आपूर्ति श्रृंखलाओं का विस्तार करने के कार्यक्रम के तहत सेकिसुई केमिकल को अनुदान दिया है।
- सरकारी स्वामित्व वाली जापान डेवलपमेंट बैंक (डीबीजे) की नव स्थापित कंपनी सेकिसुई सोलर फिल्म में 14% हिस्सेदारी है, जो विनिर्माण सुविधा स्थापित करेगी।
प्रौद्योगिकी और अनुप्रयोग
सेकिसुई केमिकल पतले, लचीले पेरोव्स्काइट सौर सेलों के रोल-टू-रोल निर्माण में विशेषज्ञता रखता है। वर्तमान सेल के गुण इस प्रकार हैं:
- दक्षता: 15%
- शेल्फ लाइफ: 10 वर्ष
- रोल की चौड़ाई: 30 सेंटीमीटर
भविष्य के लक्ष्यों में 20% की दक्षता और 20 वर्षों की जीवन अवधि शामिल है। हल्के और लचीले सौर सेल शुरुआत में सार्वजनिक भवनों, जैसे व्यायामशालाओं, की छतों पर लगाए जाएँगे। बाद में, कारखानों और गोदामों की छतों और दीवारों पर भी लगाने की योजना है।
दीर्घकालिक लक्ष्य
जापानी सरकार का लक्ष्य है कि 2040 तक नए प्रकार के सौर सेल से लगभग 20 गीगावाट बिजली उत्पादन में योगदान दिया जा सके। सेकिसुई केमिकल की योजना 2030 तक गीगावाट पैमाने पर उत्पादन स्थापित करने के इस सरकारी लक्ष्य को प्राप्त करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाने की है।
पेरोव्स्काइट सौर कोशिकाओं में सफलता: पहले से कहीं अधिक सस्ती और लंबे समय तक चलने वाली
अपनी अपार संभावनाओं के बावजूद, पेरोव्स्काइट सौर कोशिकाओं को अभी भी कई बाधाओं का सामना करना पड़ रहा है। सिलिकॉन की तुलना में उनका सीमित जीवनकाल और उनकी उच्च प्रारंभिक लागत, PSCs के लिए दो सबसे बड़ी चुनौतियाँ हैं। हालाँकि, इस तकनीक में लगातार सुधार हो रहा है, और शोधकर्ता बेहतर निष्क्रियता तकनीक और अधिक स्थिर सामग्री संयोजन जैसे समाधानों पर काम कर रहे हैं।
2024 में एक उल्लेखनीय सफलता तब मिली जब एक चीनी निर्माता ने पहली व्यावसायिक पेरोव्स्काइट सेल पेश कीं, जिन्हें बिना किसी प्रदर्शन हानि के 12 वर्षों तक चलने के लिए डिज़ाइन किया गया था, और निर्माता ने दस साल की वारंटी भी दी थी। 25 वर्षों की अवधि में, प्रदर्शन में गिरावट अचानक नहीं बल्कि रैखिक होने की उम्मीद है, जिससे पूर्वानुमान में सुधार होगा।
लागत के संबंध में भी एक सकारात्मक रुझान उभर रहा है। पूर्वानुमानों के अनुसार, जापान में लागत 2040 तक वर्तमान 20 येन (लगभग 12 यूरो सेंट) से घटकर 10 येन (लगभग छह यूरो सेंट) प्रति वाट हो जाएगी। लागत में यह कमी इस तकनीक की प्रतिस्पर्धात्मकता को और बढ़ाएगी और इसके व्यापक रूप से अपनाए जाने को बढ़ावा देगी।
जर्मनी में, भौतिक विज्ञानी फेलिक्स लैंग ने पेरोव्स्काइट अर्धचालकों का एक उल्लेखनीय गुण खोजा: उनकी स्व-उपचार क्षमता। यह खोज पेरोव्स्काइट सौर कोशिकाओं के जीवनकाल को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ा सकती है और सौर कोशिकाओं तथा एक्स-रे उपकरणों के सुधार में योगदान दे सकती है, जिनका पृथ्वी और अंतरिक्ष दोनों में उपयोग किया जा सकता है।
जापान का सौर पुनर्जागरण
जापान कभी सौर पैनल उत्पादन में विश्व में अग्रणी था, लेकिन चीनी निर्माताओं से प्रतिस्पर्धा के कारण अब उसकी बाजार हिस्सेदारी एक प्रतिशत से भी कम रह गई है। पीएससी तकनीक के साथ, जापान वैश्विक बाजार में अपनी स्थिति फिर से मज़बूत करना चाहता है। यह 1973 के तेल संकट के बाद के दौर की याद दिलाता है, जब जापान के सार्वजनिक और निजी क्षेत्रों ने नवीकरणीय ऊर्जा अनुसंधान और विकास पर सहयोग किया था, और सौर पैनलों के लिए उसकी वैश्विक बाजार हिस्सेदारी अस्थायी रूप से 50% से अधिक हो गई थी, लेकिन कम कीमतों वाली चीनी कंपनियों ने उसे पीछे छोड़ दिया।
मार्च 2011 में जापान में हुए परमाणु हादसे के बाद से, देश का सौर ऊर्जा क्षेत्र तेज़ी से विकसित हुआ है। आज, सौर ऊर्जा उत्पादन कुल ऊर्जा उत्पादन में लगभग 10 प्रतिशत का योगदान देता है, जबकि 2014 में यह केवल 1.9 प्रतिशत था। वर्तमान ऊर्जा योजना का लक्ष्य 2030 तक इस हिस्सेदारी को 36 से 38 प्रतिशत के बीच बढ़ाना है, जिसमें 2040 तक इन आँकड़ों को पार करने में बिजली आपूर्ति श्रृंखला (PSC) तकनीक की अहम भूमिका होगी।
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जापान में नवीकरणीय ऊर्जा का विविधीकरण
पेरोव्स्काइट सौर सेल जापान की ऊर्जा रणनीति का केंद्रबिंदु हैं, लेकिन देश अपने ऊर्जा मिश्रण में विविधता लाने और ऊर्जा सुरक्षा बढ़ाने के लिए अन्य नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों में भी निवेश कर रहा है। जापान का लक्ष्य एक हाइड्रोजन समाज बनना है और उसने 2017 से हाइड्रोजन रणनीति अपनाई है, जो 2050 तक उसके कार्बन-मुक्तिकरण लक्ष्य का भी समर्थन करती है। जापानी सरकार 15 वर्षों की अवधि में हाइड्रोजन मूल्य श्रृंखला में लगभग 15 ट्रिलियन येन (लगभग 107 बिलियन अमेरिकी डॉलर) निवेश करने की योजना बना रही है।
इसके अलावा, पर्यावरण मंत्री शिंजिरो कोइज़ुमी ने घोषणा की कि मंत्रालय भूतापीय ऊर्जा के विकास में तेज़ी लाने में अग्रणी भूमिका निभाएगा। प्रशासनिक सुधार मंत्री तारो कोनो ने 2030 तक जापान के भूतापीय ऊर्जा संयंत्रों की संख्या दोगुनी करने के लक्ष्य की घोषणा की। अनुकूल फीड-इन टैरिफ और नवीकरणीय ऊर्जा को बढ़ावा देने से भूतापीय परियोजनाओं की संख्या में वृद्धि होने की उम्मीद है।
इसके अलावा, जापान दीर्घकालिक ऊर्जा स्रोत के रूप में संलयन ऊर्जा पर भी शोध कर रहा है। देश संलयन ऊर्जा के विकास में तेज़ी लाने के लिए यूरोपीय संघ और अमेरिका के साथ सहयोग कर रहा है, जिसमें निजी निवेश और सहयोग महत्वपूर्ण भूमिका निभा रहा है। मार्च 2024 के अंत में, 21 कंपनियों ने जापान फ्यूजन एनर्जी काउंसिल (संक्षेप में जे-फ्यूजन) की स्थापना की, जिसका लक्ष्य संयुक्त रूप से प्रौद्योगिकी और मानकों को आगे बढ़ाना है।
वैश्विक ऊर्जा संक्रमण के निहितार्थ
पेरोव्स्काइट सौर कोशिकाओं में जापान के बड़े निवेश के वैश्विक ऊर्जा परिदृश्य पर दूरगामी प्रभाव पड़ सकते हैं। यदि इस तकनीक को औद्योगिक स्तर पर सफलतापूर्वक लागू किया जाता है, तो यह अन्य देशों, विशेष रूप से घनी आबादी वाले देशों, जहाँ पारंपरिक सौर ऊर्जा फार्मों के लिए सीमित जगह है, के लिए एक आदर्श बन सकता है।
जापानी सरकार को विश्वास है कि पेरोव्स्काइट सौर कोशिकाओं में उसका निवेश सफल होगा। अपने घरेलू बाज़ार में आपूर्ति के बाद, जापान इस नवीन तकनीक को अन्य देशों को निर्यात करने की योजना बना रहा है, जो वैश्विक ऊर्जा परिवर्तन में योगदान दे सकता है और एक प्रौद्योगिकी नेता के रूप में जापान की स्थिति को मज़बूत कर सकता है।
पेरोव्स्काइट सौर कोशिकाओं का विकास विभिन्न क्षेत्रों में अपनी तकनीकी अग्रणीता पुनः प्राप्त करने की जापान की व्यापक रणनीति का भी हिस्सा है। नवीकरणीय ऊर्जा के अलावा, जापान सॉफ्टवेयर-परिभाषित वाहनों (एसडीवी) जैसी अन्य भविष्य की तकनीकों में भी भारी निवेश कर रहा है, जिसका लक्ष्य 2030 तक वैश्विक बाजार में 30 प्रतिशत हिस्सेदारी हासिल करना है।
जापान के ऊर्जा भविष्य के लिए सौर ऊर्जा की उन्नति
पेरोव्स्काइट सौर कोशिकाओं में जापान का निवेश उसके ऊर्जा परिदृश्य में बदलाव की दिशा में एक महत्वपूर्ण कदम है। 2040 तक 20 परमाणु रिएक्टरों के बराबर क्षमता स्थापित करने की महत्वाकांक्षी योजनाएँ इस नवोन्मेषी तकनीक और ऊर्जा परिवर्तन में इसके योगदान में देश के विश्वास को दर्शाती हैं।
पेरोव्स्काइट तकनीक अपने लचीलेपन, हल्केपन और दक्षता के कारण, विशेष रूप से जापान जैसे घनी आबादी वाले देश के लिए, अद्वितीय लाभ प्रदान करती है। हालाँकि स्थायित्व और लागत संबंधी चुनौतियाँ बनी हुई हैं, फिर भी अनुसंधान और विकास में निरंतर प्रगति दर्शाती है कि इन बाधाओं को पार किया जा सकता है। 2030 तक गीगावाट उत्पादन का लक्ष्य रखते हुए चरणबद्ध कार्यान्वयन रणनीति, महत्वाकांक्षी दीर्घकालिक लक्ष्यों की नींव रखती है।
पेरोव्स्काइट सौर कोशिकाओं को व्यापक रूप से अपनाने से जापान को न केवल अपने जलवायु लक्ष्यों को प्राप्त करने और जीवाश्म ईंधन व परमाणु ऊर्जा पर अपनी निर्भरता कम करने में मदद मिलेगी, बल्कि सौर प्रौद्योगिकी के अग्रणी प्रदाता के रूप में अपनी स्थिति को भी पुनः स्थापित करने में मदद मिलेगी। घरेलू आयोडीन उत्पादन का रणनीतिक उपयोग और पर्याप्त सरकारी निवेश इस दूरदर्शी तकनीक में सफलता पाने के जापान के दृढ़ संकल्प को रेखांकित करता है।
तकनीकी नवाचार और आर्थिक रणनीति, दोनों को शामिल करते हुए, इस व्यापक दृष्टिकोण के साथ, जापान वैश्विक ऊर्जा परिवर्तन में अग्रणी के रूप में अपनी स्थिति स्थापित कर रहा है और भविष्य के लिए सतत ऊर्जा उत्पादन का एक आशाजनक मार्ग प्रस्तुत कर रहा है। इस योजना की सफलता न केवल जापान के लिए, बल्कि एक सतत ऊर्जा भविष्य प्राप्त करने के वैश्विक प्रयास के लिए भी अत्यंत महत्वपूर्ण हो सकती है।
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