बढ़ती जलवायु समस्याओं के लिए अक्षय ऊर्जा संचयन उपकरणों के संदर्भ में बेहतर समाधान की आवश्यकता है। अब तक के उच्चतम रिकॉर्ड को पीछे छोड़ते हुए, शोधकर्ताओं ने खुलासा किया है कि KAUST की ऑर्गेनिक ट्रांसपोर्ट लेयर पेरोवस्काइट सेल 21.5% कुशल है।
सऊदी अरब के किंग अब्दुल्ला यूनिवर्सिटी ऑफ साइंस एंड टेक्नोलॉजी (KAUST) ने एक पेरोव्स्काइट सोलर सेल का आविष्कार किया है जो ऑर्गेनिक इलेक्ट्रॉन ट्रांसपोर्ट लेयर (ETL) पर आधारित है । इसके अलावा, एंकरिंग ग्रुप के लिए शोधकर्ताओं ने फॉस्फोनिक एसिड के साथ सेल्फ-असेंबल्ड मोनोलेयर (SAM) का उपयोग किया है।
मानक प्रकाश व्यवस्था की स्थितियों में परीक्षण करने पर इस सेल ने लगभग 21.5% की विद्युत रूपांतरण दक्षता प्राप्त की । शोध दल के अनुसार, यह किसी पेरोव्स्काइट सौर सेल की अब तक की सबसे उच्च दक्षता है। वह भी कार्बनिक इलेक्ट्रॉन परिवहन परत पर आधारित सेल की।
यह उपकरण 1.13V का ओपन-सर्किट वोल्टेज और 24.7 mA cm² का शॉर्ट-सर्किट करंट घनत्व प्राप्त करता है । अंत में, इसका फिल फैक्टर लगभग 77% है ।
इन संशोधित अणुओं पर किए गए थर्मोग्रैविमेट्रिक विश्लेषण (टीजीए) से पता चला कि ये अणु बिना अधिक वजन घटाए ऊष्मीय रूप से स्थिर हैं । 356° सेल्सियस और 268° सेल्सियस के बीच औसत वजन में कमी केवल लगभग 5% थी।
शोध के प्रमुख लेखक स्टेफान डी वुल्फ ने कहा, "सभी स्व-संयोजित मोनोलेयर्स को छिद्रों को एकत्रित करने के लिए डिज़ाइन किया गया था, जो पिन ध्रुवीयता वास्तुकला में पेरोव्स्काइट सौर कोशिकाओं के लिए अच्छी तरह से काम करता है।"
"यहाँ, हमने काउनास यूनिवर्सिटी ऑफ़ टेक्नोलॉजी द्वारा डिज़ाइन और संश्लेषित इलेक्ट्रॉन-चयनात्मक SAM की एक श्रृंखला का परीक्षण किया और पाया कि यह पिन पोलरिटी पेरोव्स्काइट सौर कोशिकाओं में अच्छी तरह से काम करता है। इसलिए अनिवार्य रूप से चार्ज चयनात्मकता को ट्यून करने के लिए धातु ऑक्साइड की SAM सजावट की अवधारणा अब दोनों ध्रुवों के लिए अच्छी तरह से काम करने के लिए सिद्ध हुई है। कुल मिलाकर, इसके कुछ फायदे हैं, जैसे कि संपर्कों की कम तापमान प्रक्रियाशीलता।"
KAUST द्वारा 21.5% कुशल पेरोव्स्काइट सौर सेल की तैयारी
- वैज्ञानिक एन्थ्राक्विनोन (AQ) और नेफ़थैलेनडाइमाइड (NDI) से बने गैर-फुलरीन अर्धचालकों का उपयोग करते हैं।
- उपयोग किये गए दो संशोधित आणविक संस्करण PAAQ और PANDI थे।
- उनके अनुसार, यह अणु कोशिका के भीतर इंडियम टिन ऑक्साइड (आईटीओ) सतहों के साथ सहसंयोजक बंधन की अनुमति देता है। इससे यह पेरोव्स्काइट के साथ ऊर्जावान रूप से मेल खाता है।
- यह सेल आईटीओ और ग्लास आधारित है सब्सट्रेट.
- इनमें इलेक्ट्रॉन-चयन करने वाले SAM, स्पाइरो-ओएमईटीएडी पर आधारित एक होल ट्रांसपोर्ट लेयर (HTL) और एक पेरोवस्काइट अवशोषक भी शामिल हैं। इसके अलावा, एक सिल्वर मेटल मोलिब्डेनम ऑक्साइड (MoOx) परत के साथ संपर्क करता है।
शोधकर्ताओं ने कहा, "आईटीओ सतह पर एसएएम के कार्यान्वयन के यूवी-विज़ संप्रेषण परिणाम नंगे आईटीओ और आईटीओ/एसएनओ2 फिल्मों की तुलना में नगण्य ऑप्टिकल नुकसान दिखाते हैं।"
“विशेष रूप से, PANDI-आधारित SAMs, PAAQ SAMs की तुलना में ITO सतह पर उच्च सतह समरूपता प्रदर्शित करते हैं। हमने पाया कि ITO/PANDI पर बढ़ती सतह समरूपता, फील्ड-इफेक्ट पैसिवेशन के माध्यम से गैर-विकिरणकारी अंतरसतत पुनर्संयोजन को प्रभावी ढंग से दबा सकती है, जैसा कि लंबे चार्ज कैरियर जीवनकाल और उच्च QFLS मानों से संकेत मिलता है,” उन्होंने आगे कहा।
शोधकर्ताओं ने आगे बताया, "हमने अपने एसएएम-आधारित उपकरणों की परिचालन स्थिरता का परीक्षण 65 डिग्री सेल्सियस पर भी किया, जिसमें 90 घंटे के लिए उनके प्रारंभिक प्रदर्शन में 1000% से अधिक की स्थिरता रही।"
वे पिन संरचना वाले पेरोव्स्काइट सौर सेल के लिए PANDI SAMs को सबसे उपयुक्त भावी विकल्प मान रहे हैं । इसका कारण यह है कि इन्हें लचीले सब्सट्रेट पर आसानी से लगाया जा सकता है।
शोधकर्ताओं ने निष्कर्ष निकाला, "पीएएनडीआई-आधारित उपकरण ने बेहतर परिचालन दीर्घकालिक तापीय स्थिरता भी प्रदर्शित की, जिससे यह पुष्टि होती है कि पीएएनडीआई एसएएम में ईटीएल सामग्री के रूप में उपयोग किए जाने की संभावित भविष्य की संभावनाएं हैं।"
