पर प्रकाशित: 8 मार्च, 2025 / अपडेट से: 8 मार्च, 2025 - लेखक: कोनराड वोल्फेंस्टीन
Perowskit Solar Cells: आधुनिक इमारतों और पीवी प्रोजेक्ट्स-इमेज के लिए पारदर्शी फोटोवोल्टिक्स की क्षमता: Xpert.Digital
पारदर्शी ऊर्जा संक्रमण: नवीन विंडो प्रौद्योगिकी के माध्यम से बिजली उत्पादन
Perowskit सौर कोशिकाएं: बुद्धिमान खिड़कियों के लिए भविष्य के निर्माता
उच्च दक्षता के साथ पारदर्शी सौर कोशिकाओं का विकास इमारतों में फोटोवोल्टिक के एकीकरण के लिए नए दृष्टिकोण को खोलता है। पेरोव्सिट सौर कोशिकाएं विशेष रूप से हाल के वर्षों में इस आवेदन के लिए एक आशाजनक उम्मीदवार के रूप में उभरी हैं। 31.6 प्रतिशत तक की दक्षता के साथ, पारदर्शी संस्करणों और सस्ती उत्पादन की संभावना सौर ऊर्जा उपयोग में क्रांति ला सकती है। वर्तमान शोध परिणामों से पता चलता है कि इन कोशिकाओं की पहले समस्याग्रस्त स्थिरता में काफी सुधार किया जा सकता है। इंटेलिजेंट विंडो पैन के रूप में एप्लिकेशन जो न केवल बिजली उत्पन्न करते हैं, बल्कि उनकी पारदर्शिता को भी परिवेश की स्थितियों के लिए अनुकूलित कर सकते हैं, आगे बढ़ते हैं।
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पेरोव्सिट सौर प्रौद्योगिकी के मूल सिद्धांत
पेरोव्सिट सौर कोशिकाएं फोटोवोल्टिक में एक अपेक्षाकृत नए विकास का प्रतिनिधित्व करती हैं, जो केवल 2009 के बाद से गहनता से शोध किया गया है। वे अपने नाम खनिज पेरोवस्किट के लिए देते हैं, जिनकी विशेषता क्रिस्टल संरचना उनके पास है। ये सौर कोशिकाएं तथाकथित हैलिड या हैलोजिनिड पार्सोवाइट्स पर आधारित हैं, जो कि मेथिलामोनियम के कोशन और लीड आयोडाइड जैसे अकार्बनिक धातु के लवण जैसे कार्बनिक सकारात्मक घटकों से बनी एक हाइब्रिड सामग्री है। विशेष सामग्री संरचना और संरचना मौलिक रूप से पारंपरिक सिलिकॉन सौर कोशिकाओं से भिन्न होती है और इसे सौर ऊर्जा के भविष्य के लिए एक आशाजनक उम्मीदवार बनाती है।
पेरोवस्किट सौर कोशिकाओं की कार्यक्षमता सूर्य के प्रकाश को विद्युत ऊर्जा में बदलने की उत्कृष्ट क्षमता पर आधारित है। ज्यूलिच रिसर्च सेंटर के वैज्ञानिकों ने पाया है कि पेरोवस्किट सौर कोशिकाओं में मुक्त चार्जिंग वाहक संभवतः नए फोटोलुमिनेसेंस माप के माध्यम से विघटन से सुरक्षित हैं, जो उनकी उच्च दक्षता के लिए एक आवश्यक कारण हो सकता है। सामग्री में उत्साहित लोड वाहक का जीवनकाल इन सौर कोशिकाओं की दक्षता के लिए एक निर्णायक कारक है, क्योंकि वे यह निर्धारित करते हैं कि प्रकाश द्वारा जारी किए गए इलेक्ट्रॉनों को कब तक संरक्षित किया जा सकता है और बिजली उत्पादन में योगदान कर सकता है।
हाल के वर्षों में, इन सौर कोशिकाओं के तकनीकी विकास ने प्रभावशाली प्रगति की है। जबकि पहले पेरोव्सिट सौर कोशिकाओं में अभी भी केवल 4 प्रतिशत की मामूली दक्षता थी, नवीनतम मॉडल नियमित रूप से 20 प्रतिशत से अधिक की दक्षता प्राप्त करते हैं। फ्राउनहोफर इंस्टीट्यूट ने भी रिकॉर्ड 31.6 प्रतिशत हासिल किया, जबकि जर्मन कंपनी क्यूसेल्स ने 28.6 प्रतिशत की दक्षता हासिल की।
पारदर्शी पेरोव्स्की सौर कोशिकाओं के लाभ
पारंपरिक सिलिकॉन मॉड्यूल की तुलना में पेरोवस्किट सौर कोशिकाओं की सबसे बकाया संपत्ति उच्च दक्षता के साथ उनकी संभावित पारदर्शिता है। यह संपत्ति पूरी तरह से नए अनुप्रयोगों को खोलती है, विशेष रूप से बिल्डिंग -इंट्रायटेड फोटोवोल्टिक के क्षेत्र में। पारदर्शी या अर्ध -ट्रांसपेरेंट सौर कोशिकाओं को खिड़की के क्षेत्रों में एकीकृत किया जा सकता है, जो न केवल इमारतों को छोड़ देता है, बल्कि बिजली भी उत्पन्न कर सकता है।
अनुरोध के आधार पर विनिर्माण प्रक्रिया के दौरान पारदर्शिता की डिग्री को समायोजित किया जा सकता है, जिससे यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि बढ़ती पारदर्शिता के साथ ऊर्जा रूपांतरण दक्षता कम हो जाती है। पारदर्शी संस्करणों में उच्चतम मापा रूपांतरण दक्षता वर्तमान में 17.9 प्रतिशत है। प्रभावशाली अनुसंधान परियोजना के हिस्से के रूप में , यह प्रदर्शित किया गया था कि प्रौद्योगिकियों का एक संयोजन सौर ऊर्जा को 14 प्रतिशत की दक्षता के साथ 55 प्रतिशत से अधिक की औसत प्रकाश लेनदेन की डिग्री के साथ बदल सकता है। आधा पारदर्शी UV-Perowskitzellen यहां तक कि लगभग 60 प्रतिशत की हल्की लेनदेन की डिग्री के साथ 10 प्रतिशत से अधिक की दक्षता प्राप्त करता है।
उनकी पारदर्शिता के अलावा, पेरोवस्किट सौर कोशिकाओं को आगे के उल्लेखनीय लाभों की विशेषता है। वे अपेक्षाकृत सस्ते और निर्माण में आसान हैं, पतले-परत सौर मॉड्यूल के समान। सिलिकॉन की तुलना में निर्माण बहुत कम ऊर्जा-गहन है, क्योंकि पेरोसियन को रोल-टू-रोल प्रिंटिंग तकनीकों जैसे सरल, स्केलेबल तरीकों का उपयोग करके उत्पादित किया जा सकता है। इसके अलावा, आवश्यक कच्चे माल आमतौर पर भरपूर मात्रा में होते हैं, जो सामग्री की लागत को कम रखता है।
एक और निर्णायक लाभ पेरोव्स्की सौर कोशिकाओं की हल्कापन और लचीलापन है। उन्हें एक वेफर -थिन परत के रूप में विभिन्न सब्सट्रेट पर लागू किया जा सकता है, जो उनके उपयोगों का काफी विस्तार करता है। यह संपत्ति पोर्टेबल उपकरणों, वाहनों या सौर खिड़कियों या मुखौटा मॉड्यूल जैसे एकीकृत फोटोवोल्टिक समाधानों के निर्माण में नवीन अनुप्रयोगों को सक्षम बनाती है।
भवन निर्माण में अभिनव अनुप्रयोग
पेरोवस्किट सौर कोशिकाओं को पारदर्शी बनाने की संभावना इसे बिल्डिंग-इंटीग्रेटेड फोटोवोल्टिक (BIPV) के लिए विशेष रूप से आकर्षक बनाती है, जिसमें सौर कोशिकाएं क्लासिक निर्माण सामग्री जैसे खिड़कियों को बदल देती हैं। ग्लास पैन के बीच पेरोवस्किट का एम्बेडिंग सौर कोशिकाओं को एक इमारत की वास्तविक मुखौटा और दीवार के रूप में काम करने में सक्षम बनाता है, जबकि एक ही समय में साइट पर उपयोग के लिए बिजली पैदा करता है या नेटवर्क पर खिलाता है।
इस अभिनव अनुप्रयोग का एक ठोस उदाहरण पैनासोनिक होल्डिंग्स प्रस्तुत किया, जिसमें टोक्यो के दक्षिण में एक मॉडल हाउस की बालकनी पर पेरोव्स्की सौर कोशिकाओं के साथ अर्ध-पारदर्शी ग्लास बालुस्ट्रैड्स प्रस्तुत किए गए। ये प्रोटोटाइप पेरोवस्किट प्रौद्योगिकी को रोजमर्रा के भवन तत्वों में एकीकृत करने की क्षमता को प्रदर्शित करते हैं। लीपज़िग भौतिकविदों ने एक पारदर्शी सौर सेल भी विकसित किया है जिसे सीधे एक खिड़की के फलक में वाष्पित किया जा सकता है और इस प्रकार पूरे पहलुओं को बिजली संयंत्रों में बदल सकता है।
थर्मोक्रोम या "स्मार्ट" खिड़कियों के क्षेत्र में विकास विशेष रूप से आगे की ओर हैं। बर्कले में कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय के वैज्ञानिकों ने एक फोटोवोल्टिक सक्रिय विंडो में एक कार्यात्मक विस्तार विकसित किया है, जो तापमान में बदलाव होने पर इसका रंग और पारदर्शिता बदलता है और अंधेरे राज्य में बिजली उत्पन्न कर सकता है। एक रंगीन सौर खिड़की के लिए प्रतिवर्ती परिवर्तन वेफर-पतली पेरोवस्किट परतों के एक चरण परिवर्तन पर आधारित है।
पारदर्शी स्थिति में, पेरोवस्किट क्रिस्टल एक क्यूबिक संरचना में उपलब्ध हैं और काफी हद तक पारदर्शी होते हैं, जबकि लगभग 105 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर वे कम पारदर्शी लेकिन फोटोवोल्टिक क्रिस्टल संरचना में गुजरते हैं। यह दृश्यमान प्रकाश के लगभग दो तिहाई हिस्से को ब्लॉक करता है और सात प्रतिशत की दक्षता प्राप्त करता है। कमरे के तापमान के लिए ठंडा और कुछ नमी के संपर्क में, चरण के इस परिवर्तन को उलट दिया जा सकता है, और खिड़की फिर से पारदर्शी होगी।
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जलवायु -नियत इमारतों के लिए थर्मोक्रोम गुण
पेरोवस्किट-आधारित खिड़कियों के थर्मोक्रोम गुण इमारतों की ऊर्जा दक्षता में महत्वपूर्ण योगदान दे सकते हैं। आत्म -धूप के चश्मे के समान, ये खिड़कियां तापमान बदलने पर अपना रंग बदल सकती हैं, तापमान - धूप के चश्मे की स्थिति में प्रकाश की तीव्रता के विपरीत - निर्णायक कारक है। जैसे -जैसे तापमान बढ़ता है, पारदर्शी डिस्क रंग धीरे -धीरे पीला, नारंगी, लाल या भूरा हो जाता है। यह गर्म हो जाता है, कांच जितना गहरा हो जाता है, जिसका अर्थ है कि कमरे को स्वचालित रूप से और एयर कंडीशनिंग का उपयोग किए बिना ठंडा किया जा सकता है।
यह तंत्र हीटिंग और कूलिंग के लिए ऊर्जा की आवश्यकता को कम करने के लिए महत्वपूर्ण रूप से योगदान कर सकता है। इस तथ्य को देखते हुए कि ऑस्ट्रिया में हीटिंग और गर्म पानी CO2 उत्सर्जन के 25 प्रतिशत के लिए जिम्मेदार हैं और, बर्मिंघम विश्वविद्यालय के एक अध्ययन के अनुसार, दुनिया भर में कूलिंग उपकरणों की संख्या 2050 तक 14 बिलियन बार तक चौगुनी होनी चाहिए, इस तरह के बुद्धिमान खिड़की समाधान जलवायु संरक्षण में एक महत्वपूर्ण योगदान दे सकते हैं।
चुनौतियाँ और समाधान
होनहार गुणों के बावजूद, पेरोवस्किट सौर कोशिकाओं को कुछ चुनौतियों का सामना करना पड़ता है जो अब तक उनके व्यापक वाणिज्यिक अनुप्रयोग को प्रतिबंधित कर चुके हैं। एक मुख्य समस्या वास्तविक पर्यावरणीय परिस्थितियों में इसकी स्थिरता है। Perowskit क्रिस्टल अव्यवस्थित और दोषपूर्ण बढ़ते हैं, जिससे स्थिरता की समस्या हो सकती है। आप अभी तक सिलिकॉन सौर कोशिकाओं की दीर्घायु तक नहीं पहुंचते हैं और नमी, प्रकाश और गर्मी के प्रति संवेदनशील हैं। कम मौसम प्रतिरोध में एक महत्वपूर्ण नुकसान है, क्योंकि सामग्री चरम मौसम की स्थिति में विघटित हो सकती है।
हालांकि, अनुसंधान ने पहले ही इन चुनौतियों पर काबू पाने में महत्वपूर्ण प्रगति की है। उदाहरण के लिए, पैनासोनिक सामग्री के अधिक रासायनिक रूप से स्थिर संस्करण का उत्पादन करने और डबल ग्लास का उपयोग करके मौसम की स्थिति से बचाने में सफल रहा है। साइप्रस विश्वविद्यालय के सहयोग से पेरोव्सिट सोलर मॉड्यूल पर शोध में सफलता । साइप्रस में दो साल के अध्ययन में, मिनी-पेरोवस्किट मॉड्यूल की दीर्घकालिक स्थिरता का पता चला था, जो कि एक वर्ष के बाद बाहर 78 प्रतिशत की प्रभावशाली ऊर्जा दक्षता हासिल की, जो कि वर्तमान पर्सोवस्की सौर मॉड्यूल अक्सर कुछ हफ्तों के लिए ही बनाए रख सकते हैं।
रीसाइक्लिंग के क्षेत्र में भी प्रगति हुई है। स्वीडन के शोधकर्ताओं ने पूरी तरह से और पर्यावरण के अनुकूल पेरोव्स्की सौर कोशिकाओं के लिए एक विधि विकसित की है। कोशिकाओं को अलग करने पर विषाक्त डाइमिथाइल फॉर्मामाइड का उपयोग करने के बजाय, टीम पेरोवाइट को कम करने के लिए एक विलायक के रूप में पानी का उपयोग करती है। सभी भागों को फिर एक नए पेरोवस्किट सौर सेल में पुन: उपयोग किया जा सकता है, प्रदर्शन को बिगड़ा बिना-पुनर्नवीनीकरण सौर सेल में मूल के समान दक्षता होती है।
थर्मोक्रोम सौर खिड़कियों के लिए अभी भी विशिष्ट चुनौतियां हैं। केवल 100 डिग्री सेल्सियस के अपेक्षाकृत उच्च चरण परिवर्तन तापमान को व्यावहारिक अनुप्रयोगों के लिए कम करना होगा। इसके अलावा, प्रतिवर्ती स्विचिंग के लिए आवश्यक नमी लंबे समय में पेरोस्किट परतों की स्थिरता को प्रभावित कर सकती है। हालांकि, चूंकि पेरोवस्किट सामग्री की संरचना बहुत भिन्न हो सकती है, इसलिए इन नुकसान के बिना अन्य अध्ययनों में भौतिक मिश्रण पाए जा सकते हैं और दक्षता में वृद्धि हुई है।
बाजार की क्षमता और भविष्य की संभावनाएं
लचीलेपन, लागत लाभ और बकाया दक्षता का संयोजन पेरोस्किट सौर कोशिकाओं को ऊर्जा संक्रमण की आशा बनाता है। Idteechex के बाजार शोधकर्ताओं का अनुमान है कि पेरोवस्किट फोटोवोल्टिक के लिए बाजार 2035 तक लगभग 12 बिलियन डॉलर की वार्षिक बिक्री की मात्रा तक पहुंच जाएगा। भविष्य में, यह तकनीक सिलिकॉन-आधारित मॉड्यूल को फोटोवोल्टिक की एक प्रमुख तकनीक के रूप में बदल सकती है।
अग्रानुक्रम कोशिकाओं में सिलिकॉन के साथ पेरोव्स्की का संयोजन विशेष रूप से आशाजनक दिखाई देता है, जो शुद्ध सिलिकॉन मॉड्यूल की तुलना में 43 प्रतिशत तक की स्पष्ट प्रगति की दक्षता प्राप्त कर सकता है। पेरोवस्किट सामग्री को विशेष रूप से सूर्य के प्रकाश के विभिन्न तरंग दैर्ध्य का उपयोग करने के लिए कुशलता से अनुकूलित किया जा सकता है: जबकि पेरोवस्किट को लंबी-लहर (लाल) क्षेत्र में शॉर्ट-वेव (नीला) प्रकाश, सिलिकॉन स्कोर को बेहतर ढंग से अवशोषित किया जाता है।
भवन-एकीकृत फोटोवोल्टिक के लिए, पारदर्शी पेरोवस्किट सौर कोशिकाएं पूरी तरह से नए दृष्टिकोण खोलती हैं। बिजली उत्पादक खिड़कियों के साथ जल्द से जल्द निष्क्रिय खिड़कियों को बदलने के लिए, शोधकर्ता प्रौद्योगिकियों के प्रदर्शन को अनुकूलित करने और पारदर्शी पीवी कोशिकाओं की बाजार परिपक्वता को बढ़ावा देने पर काम कर रहे हैं। यदि स्थिरता और स्थायित्व के बारे में अभी भी मौजूदा चुनौतियों को पार करना संभव है, तो पेरोवस्किट-आधारित सौर खिड़कियां निकट भविष्य में शहरी स्थानों में विकेंद्रीकृत ऊर्जा उत्पादन में महत्वपूर्ण योगदान दे सकती हैं।
शहरी ऊर्जा संक्रमण: पेरोवस्किट प्रौद्योगिकी के साथ पावर-जनरेटिंग खिड़कियां
पेरोव्सिट सौर कोशिकाएं, विशेष रूप से खिड़की के अनुप्रयोगों के लिए उनके पारदर्शी निष्पादन , फोटोवोल्टिक के भविष्य के लिए एक आशाजनक तकनीक का प्रतिनिधित्व करती हैं। इमारतों और खिड़कियों को उनके प्राथमिक कार्य को प्रभावित किए बिना बिजली जनरेटर में बदलने की संभावना शहरी कमरों में ऊर्जा संक्रमण में निर्णायक योगदान दे सकती है।
वास्तविक पर्यावरणीय परिस्थितियों में इन कोशिकाओं की स्थिरता और दीर्घायु में सुधार करने में हाल की प्रगति प्रोत्साहित कर रही है और एक व्यापक वाणिज्यिक अनुप्रयोग के लिए मार्ग प्रशस्त कर रही है। कुछ पेरोवस्किट-आधारित खिड़कियों के थर्मोक्रोम गुण विशेष रूप से अभिनव दिखाई देते हैं जो न केवल बिजली उत्पन्न करते हैं, बल्कि उनकी पारदर्शिता को अपनाकर इमारतों की ऊर्जा दक्षता में भी योगदान कर सकते हैं।
हालांकि अभी भी कुछ चुनौतियां हैं, हाल के वर्षों में पेरोव्स्की प्रौद्योगिकी का तेजी से विकास इंगित करता है कि उच्च दक्षता वाले पारदर्शी सौर कोशिकाएं जल्द ही वास्तुकला और ऊर्जा आपूर्ति में महत्वपूर्ण भूमिका निभा सकती हैं। निर्माण के भविष्य को इस अभिनव तकनीक द्वारा निरंतर रूप से बदला जा सकता है - इमारतों के साथ जिनकी खिड़कियां और पहलू न केवल सौंदर्यवादी रूप से आकर्षक हैं, बल्कि सक्रिय रूप से ऊर्जा आपूर्ति में भी योगदान करते हैं।
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