सौर ऊर्जा: कैसे एक "सौर तरंग" डिजाइन सूर्य की शक्ति का दोहन कर सकता है

सौर पैनलों की ऊर्जा-उत्पादक क्षमता - और उनके उपयोग पर एक महत्वपूर्ण सीमा - वे जो भी बना रहे हैं, उसका एक परिणाम है। सिलिकॉन से बने पैनलों की कीमत में गिरावट आ रही है जैसे कि कुछ स्थानों पर वे बिजली प्रदान कर सकते हैं जो कोयले और प्राकृतिक गैस जैसे जीवाश्म ईंधन से बिजली के रूप में खर्च होती हैं। लेकिन सिलिकॉन सौर पैनल भी भारी, कठोर और भंगुर होते हैं, इसलिए उनका उपयोग कहीं भी नहीं किया जा सकता है।

दुनिया के कई हिस्सों में, जिनमें नियमित बिजली नहीं है, सौर पैनल पीने के पानी को पंप करने के लिए अंधेरे और ऊर्जा के बाद पठन प्रकाश प्रदान कर सकते हैं, बिजली के छोटे घरेलू या ग्राम-आधारित व्यवसायों की मदद कर सकते हैं, या यहां तक ​​कि आपातकालीन आश्रयों और शरणार्थी स्थलों की भी सेवा कर सकते हैं। लेकिन सिलिकॉन सौर पैनलों की यांत्रिक नाजुकता, भारीपन और परिवहन कठिनाइयों का सुझाव है कि सिलिकॉन आदर्श नहीं हो सकता है।

दूसरों के काम पर बिल्डिंग, मेरा शोध समूह लचीला सौर पैनल विकसित करने के लिए काम कर रहा है, जो एक सिलिकॉन पैनल की तरह ही कुशल होगा, लेकिन यह पतला, हल्का और बेंडेबल होगा। इस तरह की डिवाइस, जिसे हम "सोलर टार्प" कहते हैं, को एक कमरे के आकार में फैलाया जा सकता है और सूरज से बिजली पैदा की जा सकती है, और इसे एक अंगूर के आकार के रूप में तैयार किया जा सकता है और इसे एक बैग में रखा जा सकता है तोड़ने के बिना 1,000 बार के रूप में कई। जबकि ऑर्गेनिक सोलर सेल्स को अल्ट्रा-थिन बनाकर अधिक लचीला बनाने के लिए कुछ प्रयास किए गए हैं, वास्तविक स्थायित्व के लिए एक आणविक संरचना की आवश्यकता होती है जो सौर पैनलों को खिंचाव और कठिन बनाती है।

सिलिकॉन अर्धचालक

सिलिकॉन रेत से निकला है, जो इसे सस्ता बनाता है। और जिस तरह से एक ठोस पदार्थ में इसका परमाणु पैक होता है, वह इसे एक अच्छा अर्धचालक बनाता है, जिसका अर्थ है कि इसकी चालकता को बिजली के क्षेत्रों या प्रकाश का उपयोग करके चालू और बंद किया जा सकता है। क्योंकि यह सस्ता और उपयोगी है, सिलिकॉन कंप्यूटर, मोबाइल फोन, और मूल रूप से अन्य सभी इलेक्ट्रॉनिक्स में माइक्रोचिप्स और सर्किट बोर्डों के लिए आधार है, जो विद्युत संकेतों को एक घटक से दूसरे में पहुंचाते हैं। सिलिकॉन भी अधिकांश सौर पैनलों की कुंजी है, क्योंकि यह ऊर्जा को प्रकाश से सकारात्मक और नकारात्मक चार्ज में परिवर्तित कर सकता है। ये चार्ज सौर सेल के विपरीत किनारों पर बहते हैं और बैटरी की तरह इस्तेमाल किए जा सकते हैं।

लेकिन इसके रासायनिक गुणों का यह भी मतलब है कि इसे लचीले इलेक्ट्रॉनिक्स में नहीं बदला जा सकता है। सिलिकॉन बहुत कुशलता से प्रकाश को अवशोषित नहीं करता है। फोटॉन एक सिलिकॉन पैनल के माध्यम से सही गुजर सकते हैं, जो बहुत पतले होते हैं, इसलिए उन्हें काफी मोटा होना पड़ता है - लगभग 100 माइक्रोमीटर, एक बिल बिल की मोटाई के बारे में - ताकि कोई भी प्रकाश बेकार न जाए।

अगली पीढ़ी के अर्धचालक

लेकिन शोधकर्ताओं ने अन्य अर्धचालक पाए हैं जो प्रकाश को अवशोषित करने में बहुत बेहतर हैं। सामग्री का एक समूह, जिसे "पेरोसाइट्स" कहा जाता है, का उपयोग सौर कोशिकाओं को बनाने के लिए किया जा सकता है जो लगभग सिलिकॉन वाले के रूप में कुशल हैं, लेकिन प्रकाश-अवशोषित परतों के साथ जो सिलिकॉन के साथ आवश्यक मोटाई का एक-हजारवां है।परिणामस्वरूप, शोधकर्ता पेरोसाइट सौर कोशिकाओं के निर्माण पर काम कर रहे हैं जो छोटे मानव रहित विमानों और अन्य उपकरणों को शक्ति प्रदान कर सकते हैं जहां वजन कम करना एक महत्वपूर्ण कारक है।

रसायन विज्ञान में 2000 का नोबेल पुरस्कार उन शोधकर्ताओं को प्रदान किया गया, जिन्होंने पहली बार पाया कि वे एक और प्रकार का अल्ट्रा-थिन सेमीकंडक्टर बना सकते हैं, जिसे सेमीकंडक्टिंग पॉलीमर कहा जाता है। इस तरह की सामग्री को "कार्बनिक अर्धचालक" कहा जाता है क्योंकि यह कार्बन पर आधारित है, और इसे "बहुलक" कहा जाता है क्योंकि इसमें कार्बनिक अणुओं की लंबी श्रृंखला होती है। कार्बनिक अर्धचालक पहले से ही वाणिज्यिक रूप से उपयोग किए जाते हैं, जिसमें ऑर्गेनिक लाइट-एमिटिंग डायोड डिस्प्ले के अरबों डॉलर के उद्योग शामिल हैं, जिन्हें ओएलईडी टीवी के रूप में जाना जाता है।

पॉलिमर अर्धचालक बिजली से सूरज की रोशनी को पर्कोव्साइट या सिलिकॉन के रूप में परिवर्तित करने में कुशल नहीं हैं, लेकिन वे अधिक लचीले और संभावित रूप से असाधारण रूप से टिकाऊ हैं। नियमित पॉलिमर - अर्धचालकों वाले नहीं - दैनिक जीवन में हर जगह पाए जाते हैं। वे अणु हैं जो कपड़े, प्लास्टिक और पेंट बनाते हैं। पॉलिमर अर्धचालक प्लास्टिक के भौतिक गुणों के साथ सिलिकॉन जैसी सामग्री के इलेक्ट्रॉनिक गुणों को संयोजित करने की क्षमता रखते हैं।

दोनों दुनिया के सर्वश्रेष्ठ: दक्षता और स्थायित्व

उनकी संरचना के आधार पर, प्लास्टिक में गुणों की एक विस्तृत श्रृंखला है - दोनों लचीलेपन के साथ, जैसे कि एक टारप; और कठोरता, कुछ ऑटोमोबाइल के बॉडी पैनल की तरह। अर्धचालक पॉलिमर में कठोर आणविक संरचना होती है, और कई छोटे क्रिस्टल से बने होते हैं। ये उनके इलेक्ट्रॉनिक गुणों की कुंजी हैं, लेकिन उन्हें भंगुर बनाने की प्रवृत्ति रखते हैं, जो लचीली या कठोर वस्तुओं के लिए एक वांछनीय विशेषता नहीं है।

मेरे समूह का काम दोनों अच्छे अर्धचालक गुणों वाली सामग्री बनाने के तरीकों की पहचान करने पर केंद्रित है और टिकाऊ प्लास्टिक के लिए जाना जाता है - चाहे वह लचीला हो या नहीं। यह एक सौर टार्प या कंबल के मेरे विचार के लिए महत्वपूर्ण होगा, लेकिन छत सामग्री, बाहरी फर्श टाइल, या शायद सड़कों या पार्किंग स्थल की सतहों तक भी ले जा सकता है।

यह कार्य सूर्य के प्रकाश की शक्ति का दोहन करने के लिए महत्वपूर्ण होगा - क्योंकि, आखिरकार, एक घंटे में पृथ्वी पर हमला करने वाले सूर्य के प्रकाश में एक वर्ष में सभी मानवता की तुलना में अधिक ऊर्जा होती है।

यह लेख मूल रूप से डैरेन लिपोमी द्वारा वार्तालाप पर प्रकाशित किया गया था। मूल लेख यहां पढ़ें।