क्या क्वांटम उतार-चढ़ाव का उपयोग करके अधिक कुशल सौर पैनल प्राप्त किए जा सकते हैं?

यदि वैज्ञानिक सही हैं, तो दुनिया जलवायु संकट के कगार पर हो सकती है। इस स्थिति में, समस्या को हल करने के लिए जल्द ही कदम उठाना आवश्यक है। कई लोगों के लिए, जलवायु परिवर्तन से लड़ने का सबसे आसान रास्ता जीवाश्म ईंधनों पर निर्भरता को कम करके जल, पवन, भू‑तापीय और सौर जैसी अधिक टिकाऊ विकल्पों की ओर स्थानांतरण है। हालांकि, यह वास्तव में संभव होने के लिए इन विकल्पों के पीछे की तकनीक को आगे बढ़ाने के लिए एक समन्वित प्रयास आवश्यक है। सौभाग्य से, शोधकर्ता पहले से ही कड़ी मेहनत कर रहे हैं, कई हालिया अध्ययन फोटोवोल्टिक सेल्स के उज्ज्वल भविष्य की ओर संकेत कर रहे हैं, जो सौर ऊर्जा संग्रहण को संभव बनाते हैं।

Bowtie Resonators

इन उल्लेखित अध्ययनों में से एक ने एक ऐसे भविष्य की रूपरेखा तैयार की है जिसमें क्वांटम उतार-चढ़ाव पर निर्भर होकर ‘बो टाई रेज़ोनेटर’ स्वयं निर्मित हो सकते हैं।

Bowtie resonators एक प्रकार की संरचना हैं जो अगली पीढ़ी के फोटोवोल्टिक सेल्स में उपयोग की जाने वाली हैं, जिसका लक्ष्य प्रकाश को एक बंद शून्य में फँसाना है। इसका उद्देश्य फँसे हुए प्रकाश और उस माध्यम के बीच संपर्क समय को अधिकतम करना है जो ऊर्जा को स्थानांतरित/कैप्चर करता है। दिलचस्प बात यह है कि इनका नाम उनके बो टाई के आकार के समान होने के कारण रखा गया है।

आमतौर पर, रिसाव न होने की स्थिति में, रेज़ोनेटर जितना छोटा होगा, प्रकाश को फँसाने में उतना ही प्रभावी होगा—जिससे दक्षता और ऊर्जा संग्रहण बढ़ता है। दुर्भाग्यवश, हम उस बिंदु पर पहुँच चुके हैं जहाँ पारंपरिक निर्माण तकनीकों की लगभग अधिकतम सीमा पहुँच गई है। यहाँ अध्ययन का महत्व आता है, जिसने क्वांटम उतार-चढ़ाव को उपयोग करके मूलभूत बलों—

• कैसिमर प्रभाव
• वैन डर वाल्स बल

—का उपयोग करने का लक्ष्य रखा। इसका उद्देश्य स्केल पर वर्तमान में संभव से कहीं छोटे रेज़ोनेटर के स्वनिर्माण को मार्गदर्शित करना था। परिणामस्वरूप अर्द्धचालक उपकरण निर्माण में एक महत्वपूर्ण और सफल प्रगति हुई, क्योंकि टीम ने कैसिमर‑वैन डर वाल्स बलों का उपयोग करके निलंबित सिलिकॉन नैनोस्ट्रक्चर की ‘निर्धारित स्व-संयोजन’ और नैनोस्कोपिक रेज़ोनेटर शून्य के सफल निर्माण को संभव बनाया।

सरल शब्दों में—ऐसे छोटे पैमाने पर रेज़ोनेटर बनाने की कोशिश करने के बजाय, टीम ने दो आधे भाग बनाए और क्वांटम उतार-चढ़ाव पर भरोसा किया ताकि वे अत्यधिक निकटता में एक-दूसरे के साथ ‘विलय’ हो सकें। पेपर में कहा गया है, “इसके विपरीत, समतल अर्द्धचालक तकनीक ने अपनी अंतर्निहित स्केलेबिलिटी के कारण एक विशाल तकनीकी प्रभाव डाला है, फिर भी यह स्व‑संयोजन द्वारा सक्षम परमाणु आयामों तक पहुँचने में असमर्थ प्रतीत होती है।“

What Does it Mean?

इस तकनीक के प्रभाव दूरगामी हैं, और विभिन्न क्षेत्रों में संभावित अनुप्रयोग हैं। पेपर इस पर विस्तार से बताता है, निम्नलिखित कहता है।

“जबकि हमारा कार्य कुछ‑से‑सब‑नैनोमीटर प्रतिबंध के साथ फोटॉनिक कैविटी के स्व‑संयोजन को दर्शाता है, हमारी विधि को बहुत व्यापक शोध और प्रौद्योगिकी क्षेत्रों में लागू किया जा सकता है, उदाहरण के लिए, ठोस‑स्थिति नैनोपोर अनुक्रमण, नैनोगैप क्वांटम टनलिंग इलेक्ट्रोड या सुपरकंडक्टिंग क्वांटम इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के लिए अल्ट्रा‑हाई‑क्वालिटी शैडो मास्क।

सामान्यतः, हमारा कार्य परमाणु स्तर पर फोटॉनिक्स, इलेक्ट्रॉनिक्स और मैकेनिक्स के नए क्षेत्रों की खोज के लिए दृष्टिकोण खोलता है, साथ ही बड़े‑पैमाने के चिप आर्किटेक्चर के साथ स्केलेबल और स्व‑संरेखित एकीकरण को सक्षम करता है।

स्व‑संयोजित वेवगाइड‑कपल्ड कैविटी विशेष रूप से प्रकाश‑पदार्थ अंतःक्रिया को बढ़ाने के संदर्भ में रोचक है, जो उपकरणों को एकल‑फोटॉन स्तर पर संचालित करने और फोटोवोल्टिक सेल्स में अभी तक न देखी गई नई दक्षता स्तरों को संभव बना सकता है।

Back-Contact Photovoltaic Cells

ध्यान देने योग्य बात यह है कि यह हाल के हफ्तों में फोटोवोल्टिक सेल्स के आसपास की एकमात्र संभावित क्रांतिकारी प्रगति नहीं है। ओटावा विश्वविद्यालय (U of O) के शोधकर्ताओं ने सफलतापूर्वक “…पहले बैक‑कॉन्टैक्ट माइक्रोमेट्रिक फोटोवोल्टिक सेल्स” का निर्माण किया।

स्रोत: www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2666386423005325?via%3Dihub#abs0015

मूल रूप से, यह एक नई निर्माण तकनीक है जो फोटोवोल्टिक सेल में ‘शैडोइंग इफ़ेक्ट’ को काफी हद तक कम करती है, क्योंकि विद्युत संपर्कों को उसकी पीछे की सतह पर पुनःस्थापित किया जाता है। इसका अर्थ है कि उपयोग किए गए ऊर्जा‑संग्रहण माध्यम के पास अधिक सतह क्षेत्र होगा, जिससे पकड़ी गई रोशनी के साथ अधिक संपर्क संभव होगा। यह दृष्टिकोण सेल्स के महत्वपूर्ण लघुकरण की भी अनुमति देता है। इन सभी का परिणाम अधिक दक्षता और लागत‑प्रभावशीलता है।

Alternative Applications

रुचिकर बात यह है कि इन उल्लेखित प्रगतियों का महत्व केवल सौर ऊर्जा को पकड़ने तक सीमित नहीं है। वे क्वांटम उतार-चढ़ाव और कैसिमर प्रभाव तथा वैन डर वाल्स बल जैसे मूलभूत बलों का उपयोग करने की व्यवहार्यता दर्शाकर व्यापक नैनोटेक्नोलॉजी के लिए एक मार्ग भी संकेत कर सकते हैं।

निर्देशित स्व‑निर्माण सामग्री सामग्री विज्ञान में नई संभावनाओं का द्वार खोलेंगी, जो लगभग हर उद्योग को गहराई से प्रभावित करेगी। इसका मतलब है हल्के और मजबूत निर्माण सामग्री, लघु इलेक्ट्रॉनिक्स, अधिक प्रभावी दवाएँ, लक्षित दवा वितरण, आदि।

निचला निष्कर्ष यह है कि नैनोटेक्नोलॉजी एक दिन इन उद्योगों को मूल रूप से बदल सकती है, जिससे यह वैज्ञानिक और तकनीकी खोज का एक विशेष रूप से आकर्षक और आशाजनक क्षेत्र बन जाता है। हालांकि, यह पहचानना महत्वपूर्ण है कि निर्देशित, स्व‑निर्मित बो टाई रेज़ोनेटर केवल एक मैराथन में एक कदम है।

Industry Players

भले ही हमें वास्तविक‑विश्व अनुप्रयोगों में स्व‑संयोजित बो टाई रेज़ोनेटर और बैक‑कॉन्टैक्ट सेल्स को देखने में कई वर्ष लगें, ये वही नवाचारी प्रगतियाँ हैं जो हमें संभावित जलवायु संकट से बचने या कम से कम उसे कम करने के लिए आवश्यक होंगी। इस बात को ध्यान में रखते हुए, नीचे कुछ सार्वजनिक रूप से ट्रेडेड कंपनियों की सूची दी गई है जो सौर उद्योग और इसे संभव बनाने वाली तकनीक के विकास में गहराई से शामिल हैं।

*नीचे प्रदान किए गए आंकड़े लेखन के समय सटीक थे और बदल सकते हैं। किसी भी संभावित निवेशक को मेट्रिक्स की पुष्टि करनी चाहिए*

1. NextEra Energy Resources

(NEE )

NextEra Energy Resources उत्तर अमेरिका की शीर्ष स्वच्छ ऊर्जा कंपनी है, जो पवन और सौर ऊर्जा उत्पादन में अग्रणी है। यह विद्युत शक्ति परियोजनाओं का विकास, निर्माण और संचालन करती है, जिसमें संयुक्त राज्य के 26 राज्यों और कनाडा के चार प्रांतों में 150 से अधिक पवन और सौर ऊर्जा केंद्र शामिल हैं, जो 17,000 मेगावॉट से अधिक पवन और सौर ऊर्जा उत्पन्न करते हैं।

2.  First Solar

(FSLR )

First Solar पतली‑फ़िल्म अर्द्धचालक तकनीक का उपयोग करके सौर ऊर्जा प्रणालियों और सौर मॉड्यूल्स को डिजाइन और निर्मित करता है। यह वित्त, निर्माण, रखरखाव और पैनल के जीवन‑समाप्ति पुनर्चक्रण जैसी सहायक सेवाएँ भी प्रदान करता है।

3. SolarEdge Technologies

(SEDG )

SolarEdge Technologies स्मार्ट ऊर्जा प्रौद्योगिकी में वैश्विक नेता है। यह फोटोवोल्टिक, ऊर्जा भंडारण, इलेक्ट्रिक वाहन चार्जिंग, बैटरियों, निरंतर पावर सप्लाई और ग्रिड सेवाओं के लिए समाधान प्रदान करता है। कंपनी अपने SolarEdge DC‑ऑप्टिमाइज़्ड इन्वर्टर समाधान के लिए जानी जाती है, जो फोटोवोल्टिक सिस्टम द्वारा उत्पन्न ऊर्जा की लागत को कम करते हुए शक्ति उत्पादन को अधिकतम करता है।

Final Thoughts

फ़ोटोवोल्टिक प्रौद्योगिकी में प्रगति, विशेष रूप से स्व‑संयोजित बो टाई रेज़ोनेटर और बैक‑कॉन्टैक्ट फोटोवोल्टिक सेल्स का विकास, जलवायु परिवर्तन की तात्कालिक चुनौतियों का सामना करने में एक महत्वपूर्ण कदम है। ये नवाचार केवल वैज्ञानिक प्रगति नहीं हैं; वे एक सतत ऊर्जा भविष्य को साकार करने की दिशा में आवश्यक कदम हैं।

जैसे-जैसे ये तकनीकें व्यापक अपनाने के करीब आती हैं, वे सौर ऊर्जा को अधिक कुशल, लागत‑प्रभावी और सुलभ बनाने का वादा करती हैं, जिससे जीवाश्म ईंधनों से दूर संक्रमण तेज़ होगा। सौर प्रौद्योगिकी में यह प्रगति न केवल पर्यावरणीय लक्ष्यों के साथ संरेखित है, बल्कि नवीकरणीय ऊर्जा को निकट भविष्य में प्रमुख, व्यावहारिक ऊर्जा स्रोत बनने की संभावनाओं को भी उजागर करती है।