সৌর কোষের সীমাবদ্ধতা কাটিয়ে উঠতে বিরল-পৃথিবী উপাদান ব্যবহার করা
পেরোভস্কাইট সোলার সেলের বর্তমান সৌর কোষ প্রযুক্তির তুলনায় সুবিধা রয়েছে। এগুলোর দক্ষতা বৃদ্ধির সম্ভাবনা বেশি, হালকা ওজনের এবং অন্যান্য ধরণের তুলনায় খরচও কম। একটি পেরোভস্কাইট সোলার সেলের ক্ষেত্রে, পেরোভস্কাইটের স্তরটি সামনের দিকে একটি স্বচ্ছ ইলেকট্রোড এবং পিছনের দিকে একটি প্রতিফলিত ইলেকট্রোডের মধ্যে স্যান্ডউইচ করা থাকে। ক্যাথোড এবং অ্যানোড ইন্টারফেসের মধ্যে ইলেকট্রোড পরিবহন এবং গর্ত পরিবহন স্তর ঢোকানো হয়, যা ইলেকট্রোডে চার্জ সংগ্রহকে সহজতর করে। চার্জ ট্রান্সপোর্ট লেয়ারের আকারবিদ্যা কাঠামো এবং স্তর ক্রম অনুসারে পেরোভস্কাইট সৌর কোষের চারটি শ্রেণীবিভাগ রয়েছে: নিয়মিত সমতল, উল্টানো সমতল, নিয়মিত মেসোপোরাস এবং উল্টানো মেসোপোরাস কাঠামো। তবে, এই প্রযুক্তির বেশ কিছু অসুবিধা রয়েছে। আলো, আর্দ্রতা এবং অক্সিজেন তাদের ক্ষয় ঘটাতে পারে, তাদের শোষণ অমিল হতে পারে এবং তাদের অ-বিকিরণকারী চার্জ পুনর্মিলনের সমস্যাও রয়েছে। পেরোভস্কাইটগুলি তরল ইলেক্ট্রোলাইট দ্বারা ক্ষয়প্রাপ্ত হতে পারে, যার ফলে স্থিতিশীলতার সমস্যা দেখা দেয়। তাদের ব্যবহারিক প্রয়োগ বাস্তবায়নের জন্য, তাদের শক্তি রূপান্তর দক্ষতা এবং কর্মক্ষম স্থিতিশীলতার উন্নতি করতে হবে। যাইহোক, প্রযুক্তির সাম্প্রতিক অগ্রগতির ফলে 25.5% দক্ষতা সহ পেরোভস্কাইট সৌর কোষ তৈরি হয়েছে, যার অর্থ তারা প্রচলিত সিলিকন ফটোভোলটাইক সৌর কোষ থেকে খুব বেশি পিছিয়ে নেই। এই লক্ষ্যে, পেরোভস্কাইট সৌর কোষে ব্যবহারের জন্য বিরল-পৃথিবী উপাদানগুলি অন্বেষণ করা হয়েছে। এগুলির আলোক-ভৌতিক বৈশিষ্ট্য রয়েছে যা সমস্যাগুলি কাটিয়ে ওঠে। তাই পেরোভস্কাইট সৌর কোষে এগুলি ব্যবহার করলে তাদের বৈশিষ্ট্যগুলি উন্নত হবে, যা পরিষ্কার শক্তি সমাধানের জন্য বৃহৎ আকারে বাস্তবায়নের জন্য এগুলিকে আরও কার্যকর করে তুলবে। বিরল পৃথিবীর উপাদানগুলি কীভাবে পেরোভস্কাইট সৌর কোষকে সহায়তা করে বিরল পৃথিবী উপাদানগুলির অনেক সুবিধাজনক বৈশিষ্ট্য রয়েছে যা এই নতুন প্রজন্মের সৌর কোষের কার্যকারিতা উন্নত করতে ব্যবহার করা যেতে পারে। প্রথমত, বিরল-পৃথিবী আয়নগুলিতে জারণ এবং হ্রাস সম্ভাবনা বিপরীতমুখী, লক্ষ্য উপাদানের নিজস্ব জারণ এবং হ্রাস হ্রাস করে। অতিরিক্তভাবে, পেরোভস্কাইট এবং চার্জ পরিবহন ধাতু অক্সাইড উভয়ের সাথে সংযুক্ত করে এই উপাদানগুলি যোগ করে পাতলা-ফিল্ম গঠন নিয়ন্ত্রণ করা যেতে পারে। তদুপরি, পর্যায় কাঠামো এবং অপটোইলেকট্রনিক বৈশিষ্ট্যগুলিকে স্ফটিক জালিতে প্রতিস্থাপনের মাধ্যমে সামঞ্জস্য করা যেতে পারে। শস্যের সীমানায় অথবা উপাদানের পৃষ্ঠে লক্ষ্যবস্তুতে এম্বেড করে ত্রুটি নিষ্ক্রিয়তা সফলভাবে অর্জন করা যেতে পারে। অধিকন্তু, বিরল-পৃথিবী আয়নগুলিতে অসংখ্য শক্তিশালী ট্রানজিশন কক্ষপথের উপস্থিতির কারণে ইনফ্রারেড এবং অতিবেগুনী ফোটনগুলিকে পেরোভস্কাইট-প্রতিক্রিয়াশীল দৃশ্যমান আলোতে রূপান্তরিত করা যেতে পারে। এর সুবিধা দ্বিগুণ: এটি উচ্চ-তীব্রতার আলো দ্বারা পেরোভস্কাইটগুলিকে ক্ষতিগ্রস্ত হওয়া থেকে রক্ষা করে এবং উপাদানের বর্ণালী প্রতিক্রিয়া পরিসরকে প্রসারিত করে। বিরল পৃথিবী উপাদান ব্যবহার পেরোভস্কাইট সৌর কোষের স্থায়িত্ব এবং দক্ষতা উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত করে। পাতলা ফিল্মের রূপবিদ্যা পরিবর্তন করা পূর্বে উল্লেখ করা হয়েছে, বিরল পৃথিবী উপাদানগুলি ধাতব অক্সাইড সমন্বিত পাতলা ফিল্মের আকার পরিবর্তন করতে পারে। এটি সুপরিচিত যে অন্তর্নিহিত চার্জ পরিবহন স্তরের আকারবিদ্যা পেরোভস্কাইট স্তরের আকারবিদ্যা এবং চার্জ পরিবহন স্তরের সাথে এর যোগাযোগকে প্রভাবিত করে। উদাহরণস্বরূপ, বিরল-পৃথিবী আয়ন দিয়ে ডোপিং SnO2 ন্যানো পার্টিকেলের একত্রিতকরণ রোধ করে যা কাঠামোগত ত্রুটি সৃষ্টি করতে পারে, এবং বৃহৎ NiOx স্ফটিকের গঠনও হ্রাস করে, স্ফটিকের একটি অভিন্ন এবং কম্প্যাক্ট স্তর তৈরি করে। সুতরাং, বিরল-পৃথিবী ডোপিং এর মাধ্যমে ত্রুটিহীন এই পদার্থগুলির পাতলা স্তরের ফিল্ম অর্জন করা সম্ভব। উপরন্তু, পেরোভস্কাইট কোষের স্ক্যাফোল্ড স্তর, যার মেসোপোরাস গঠন রয়েছে, সৌর কোষের পেরোভস্কাইট এবং চার্জ পরিবহন স্তরের মধ্যে যোগাযোগে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে। এই কাঠামোর ন্যানো পার্টিকেলগুলি রূপগত ত্রুটি এবং অসংখ্য শস্যের সীমানা প্রদর্শন করতে পারে। এর ফলে প্রতিকূল এবং গুরুতর অ-বিকিরণীয় চার্জ পুনর্মিলনের দিকে পরিচালিত হয়। ছিদ্র পূরণও একটি সমস্যা। বিরল-পৃথিবী আয়ন দিয়ে ডোপিং স্ক্যাফোল্ডের বৃদ্ধি নিয়ন্ত্রণ করে এবং ত্রুটি হ্রাস করে, সারিবদ্ধ এবং অভিন্ন ন্যানোস্ট্রাকচার তৈরি করে। পেরোভস্কাইট এবং চার্জ ট্রান্সপোর্ট লেয়ারের রূপগত কাঠামোর উন্নতি প্রদানের মাধ্যমে, বিরল আর্থ আয়নগুলি পেরোভস্কাইট সৌর কোষের সামগ্রিক কর্মক্ষমতা এবং স্থিতিশীলতা উন্নত করতে পারে, যা তাদের বৃহৎ আকারের বাণিজ্যিক অ্যাপ্লিকেশনের জন্য আরও উপযুক্ত করে তোলে। পেরোভস্কাইট সৌর কোষের গুরুত্বকে অবমূল্যায়ন করা যাবে না। বাজারে বিদ্যমান সিলিকন-ভিত্তিক সৌর কোষের তুলনায় এগুলি অনেক কম খরচে উচ্চতর শক্তি উৎপাদন ক্ষমতা প্রদান করবে। গবেষণায় দেখা গেছে যে বিরল-পৃথিবী আয়ন দিয়ে পেরোভস্কাইটের ডোপিং এর বৈশিষ্ট্যগুলিকে উন্নত করে, যার ফলে দক্ষতা এবং স্থিতিশীলতা উন্নত হয়। এর অর্থ হল উন্নত কর্মক্ষমতা সহ পেরোভস্কাইট সৌর কোষ বাস্তবে পরিণত হওয়ার এক ধাপ এগিয়ে।
পোস্টের সময়: জুলাই-০৪-২০২২ 