अमिडिमियम के साथ पेरोव्स्काइट सोलर सेल्स की वास्तविक विश्व व्यावहारिकता बढ़ाना

सर्वश्रेष्ठ सौर प्रौद्योगिकी को टिकाऊ बनाना

अधिकांश सौर पैनल दो प्रौद्योगिकियों पर आधारित होते हैं: पॉलीसिलिकॉन, जो उनका अधिकांश भाग बनाता है, और थिन-फ़िल्म कैडमियम टेल्यूराइड। हालांकि, फोटोवोल्टाइक सिस्टम बनाने का एक तीसरा तरीका है, जो पेरोव्स्काइट नामक खनिज का उपयोग करता है।

यह कैल्शियम टाइटेनियम ऑक्साइड से बना है, और इस प्रौद्योगिकी ने पिछले कुछ वर्षों में विशाल प्रगति की है। 2009 में केवल 3.8% प्रकाश-से-ऊर्जा रूपांतरण दक्षता वाले लैब प्रोटोटाइप से, उन्होंने पहुंचा 33.9% 2024 में एक डिज़ाइन के लिए LONGi Green Energy Technology।

हालांकि, पेरोव्स्काइट सोलर पैनल में एक प्रमुख समस्या है: टिकाऊपन। अधिकांश पेरोव्स्काइट सोलर सेल्स केवल कुछ वर्षों तक टिकते हैं। यह उन्हें किसी भी व्यावसायिक सेटिंग में उपयोग करने से रोकता है, क्योंकि यह इन सिस्टमों की लाभप्रदता को समाप्त कर देता है, भले ही दक्षता अधिक हो और उत्पादन लागत कम हो।

इसलिए, जब तक वे पॉलीसिलिकॉन की 2-3 दशकों की टिकाऊपन से तुलना नहीं कर सकते, पेरोव्स्काइट को निचले अनुप्रयोगों और लैब प्रोटोटाइप तक सीमित रहना पड़ेगा, जिससे हम पहले से ही मौजूद “नया सौर युग” के अधिकांश हिस्से से वंचित रहेंगे।

इसीलिए पेरोव्स्काइट स्थिरता को 3 गुना सुधारने के तरीके की घोषणा एक बड़ी बात है। यह उत्तर पश्चिम विश्वविद्यालय (USA), ग्रिफ़िथ विश्वविद्यालय (ऑस्ट्रेलिया), और टोरंटो विश्वविद्यालय (कनाडा) के शोधकर्ताओं द्वारा किया गया, जिन्होंने अपने निष्कर्ष प्रतिष्ठित प्रकाशन Science में शीर्षक “रासायनिक और फ़ील्ड-इफ़ेक्ट पासिवेशन के लिए लिगैंड्स की अमिडिनेशन पेरोव्स्काइट सोलर सेल्स को स्थिर करता है¹” के तहत प्रकाशित किए।

पेरोव्स्काइट के लाभ

पेरोव्स्काइट के मुख्य लाभ इसकी कम लागत और “प्रिंटिंग” सोलर सेल्स की संभावना हैं। कम लागत का बड़ा कारण यह है कि इसे कमरे के तापमान पर उत्पादन किया जा सकता है, जबकि सिलिकॉन को सैकड़ों डिग्री की आवश्यकता होती है।

पेरोव्स्काइट सेल्स लचीले भी होते हैं, जिससे कार की छत और ड्रोन जैसे नए अनुप्रयोग संभव होते हैं। यह सूर्य के प्रकाश का बड़ा हिस्सा भी अवशोषित करता है, उच्च सैद्धांतिक दक्षता की ओर ले जाता है, जो 40% तक हो सकता है।

टाइटेनियम भी अपेक्षाकृत प्रचुर मात्रा में उपलब्ध धातु है, इसलिए यह सिलिकॉन की तुलना में कैडमियम टेल्यूराइड से बेहतर विकल्प बनाता है। हालांकि, भारी धातुओं का संभावित रिसाव, विशेष रूप से सीसा, एक चिंता है जिसे भी संबोधित करना आवश्यक है।

स्रोत: Research Gate

यह भी उल्लेखनीय है कि सिलिकॉन-पेरोव्स्काइट टैंडेम सेल्स, जैसे LONGi द्वारा विकसित, केवल पेरोव्स्काइट सिस्टम के विकल्प के रूप में हैं।

पेरोव्स्काइट को क्षरण से बचाना

आमतौर पर, पेरोव्स्काइट सोलर सेल्स दक्षता बढ़ाने के लिए अमोनियम-आधारित कोटिंग लेयर का उपयोग करते हैं। जबकि प्रभावी है, अमोनियम-आधारित लेयर्स पर्यावरणीय तनाव, जैसे गर्मी और नमी के तहत क्षय हो जाती हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि अमोनियम अणु तीव्र गर्मी और पानी के तहत टूटने की प्रवृत्ति रखता है।

स्रोत: Frontiers

यह निश्चित रूप से सौर पैनलों के वास्तविक उपयोग के लिए आदर्श नहीं है, जिन्हें बारिश और गर्मी के दिनों से निपटना पड़ेगा।

यहीं पर इस अध्ययन के शोधकर्ताओं ने एक समाधान पाया, एक अन्य प्रकार के नाइट्रोजन-आधारित यौगिक: अमिडिनियम का उपयोग करके। अमिडिनियम अमिडिन्स से बनने वाला आयन है।

स्रोत: Wikipedia

यह पेरोव्स्काइट पर पिछले शोध से अलग है, जो पेरोव्स्काइट की स्वयं की स्थिरता को सुधारने पर केंद्रित था। इसके बजाय, यह सुरक्षा परतों को सुधारने का प्रयास करता है।

रैडिकल सुधार

न केवल इस नई विधि ने पेरोव्स्काइट सेल्स के ऊपर कोटिंग की प्रतिरोधक क्षमता को सुधारा, बल्कि इसने सौर पैनल की कुल टिकाऊपन को भी बढ़ाया।

“नई कोटिंग पारंपरिक अमोनियम-आधारित कोटिंग की तुलना में 10 गुना अधिक विघटन प्रतिरोधी थी। और भी बेहतर: अमिडिनियम-कोटेड सेल्स ने सेल की T₉₀ जीवनकाल को भी तीन गुना कर दिया — वह समय जब कठोर परिस्थितियों में सेल की दक्षता अपने प्रारंभिक मान के 90% तक गिर जाती है।”

Bin Chen –  नॉर्थवेस्टर्न में रसायन विज्ञान के अनुसंधान सहयोगी प्रोफेसर

पिछले नवाचार के ऊपर निर्माण

यह इस शोध टीम की पहली बड़ी सफलता नहीं है।

एक अन्य सह-लेखक की टीम, टेड सर्जेंट, ने 2022 में एक पेरोव्स्काइट सोलर सेल विकसित किया जिसने ऊर्जा दक्षता और वोल्टेज के रिकॉर्ड तोड़े।

2023 में, उनकी टीम ने उल्टे संरचना वाला पेरोव्स्काइट सोलर सेल पेश किया, जिसने उसकी ऊर्जा दक्षता को भी सुधारा। उन्होंने पेरोव्स्काइट फ़िल्मों में दोषों को कम करने के लिए लिक्विड क्रिस्टल भी शामिल किए, जिससे डिवाइस प्रदर्शन में सुधार हुआ।

यह भी उल्लेखनीय है कि यह अध्ययन केवल शैक्षणिकों द्वारा नहीं किया गया, बल्कि निजी कंपनी First Solar (FSLR ) और सार्वजनिक संस्थानों जैसे कि डिपार्टमेंट ऑफ़ कॉमर्स, नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ़ स्टैंडर्ड्स एंड टेक्नोलॉजी और यू.एस. डिपार्टमेंट ऑफ़ एनर्जी द्वारा समर्थित था।

सौर ऊर्जा में निवेश

सौर ऊर्जा उत्पादन लगातार दो अंकों की दर से बढ़ रहा है और अर्थव्यवस्था को डीकार्बनाइज़ करने के मुख्य चालक होगा। फिर भी इसे बहुत लंबा रास्ता तय करना है, क्योंकि हमारी वैश्विक विद्युत उत्पादन का अधिकांश भाग, और कुल ऊर्जा का और भी अधिक हिस्सा, जीवाश्म ईंधनों से आता है।

वर्षों के दौरान, यह एक ऐसा क्षेत्र बन गया है जो सबसे बड़ी कंपनियों को पुरस्कृत करता है, जहाँ पैमाने की अर्थव्यवस्थाएँ अत्यधिक प्रतिस्पर्धी माहौल में लाभ उत्पन्न करने का मुख्य कारक हैं। बेशक नई प्रौद्योगिकियां स्थापित पॉलीसिलिकॉन पैनल निर्माताओं के लिए संभावित व्यवधानकारी हैं।

आप कई ब्रोकरों के माध्यम से सौर कंपनियों में निवेश कर सकते हैं, और आप यहाँ, securities.io पर, हमारे सर्वोत्तम ब्रोकरों की सिफ़ारिशें पा सकते हैं: संयुक्त राज्य अमेरिका, कनाडा, ऑस्ट्रेलिया, संयुक्त राजशाही, और कई अन्य देशों में भी।

यदि आप विशिष्ट सौर कंपनियों को चुनने में रुचि नहीं रखते हैं, तो आप ETFs जैसे Global X Solar ETF (RAYS), Invesco Solar ETF (TAN), या Global X China Clean Energy ETF (2809.HK) में भी देख सकते हैं, जो सौर और स्वच्छ ऊर्जा उद्योग में पूंजीकरण के लिए अधिक विविधित एक्सपोज़र प्रदान करेंगे।

आप हमारे लेख “निवेश के लिए शीर्ष 10 सौर ऊर्जा स्टॉक्स” भी पढ़ सकते हैं।

सौर कंपनी

First Solar, Inc.

First Solar संयुक्त राज्य अमेरिका और पूरे पश्चिमी गोलार्ध में सबसे बड़ा सौर पैनल निर्माता है, जिसके निर्माण स्थल यूएस, मलेशिया और वियतनाम में हैं।

कंपनी क्लासिक क्रिस्टलीय सिलिकॉन प्रौद्योगिकी का उपयोग नहीं कर रही है और इसके बजाय अपनी स्वामित्व वाली थिन-फ़िल्म फोटोवोल्टाइक का उपयोग करती है। कैडमियम-टेल्यूराइड पर आधारित, ये अधिक कुशल हैं, कम लागत पर निर्मित होते हैं, और आसानी से बड़े पैमाने पर निर्मित किए जा सकते हैं। थिन-फ़िल्म सौर पैनल भी अधिक टिकाऊ होते हैं, जो 30 वर्षों के बाद मूल प्रदर्शन का 89% बनाए रखते हैं।

स्रोत: First Solar

कैडमियम और टेल्यूराइड अन्य धातुओं की खनन प्रक्रिया के उपउत्पाद हैं, जिसका अर्थ है कि First Solar के उत्पाद न्यूनतम प्रभाव रखते हैं, ऐसे संसाधनों का उपयोग करते हैं जो पहले कम उपयोगी थे। थिन-फ़िल्म पैनल का पुनर्चक्रण दर भी उच्च हो सकता है।

First Solar की तकनीकी श्रेष्ठता, उसके भौगोलिक स्थान के साथ मिलकर, इसे पश्चिमी देशों द्वारा चीन के बाहर से पैनल स्रोत करने के बढ़ते दबाव का संभावित लाभार्थी बनाती है।

कंपनी अपनी उत्पादन क्षमता को तेज़ी से बढ़ा रही है, जिसका लक्ष्य 2026 तक नामप्लेट क्षमता 25 GW तक पहुंचना है, जबकि वर्तमान में यह 11 GW है।

यहाँ चर्चा किए गए शोध में इसकी भागीदारी को देखते हुए, कंपनी स्पष्ट रूप से पेरोव्स्काइट में रुचि रखती है, कम से कम जब तक ये पैनल पर्याप्त टिकाऊ न हों। उसने अपने निवेशक प्रस्तुति में उल्लेख किया कि पेरोव्स्काइट के पास एक “विकास लाइन तैयार होनी चाहिए जो Q4 2024 में निर्माण-समान स्थितियों का अनुकरण करने वाले तकनीकी नमूने उत्पन्न करे”।

First Solar ने अपनी स्थापना के बाद से कुल $2 बिलियन R&D में खर्च किए हैं।

समग्र रूप से, First Solar एक तकनीकी नेता है जो चीनी आयातों पर टैरिफ़ से लाभान्वित होने की संभावना रखता है, जो ट्रम्प के पुनः चुनाव से सौर उद्योग पर नकारात्मक प्रभाव को संतुलित कर सकता है।

अब तक मुख्य रूप से कैडमियम टेल्यूराइड का उपयोग करके थिन-फ़िल्म सौर पर केंद्रित रहने के बावजूद, गैर-सिलिकॉन सौर पैनल निर्माण में इसकी विशेषज्ञता पेरोव्स्काइट में उसे महत्वपूर्ण अग्रिम दे सकती है, विशेषकर इस क्षेत्र के शीर्ष शोधकर्ताओं के साथ उसकी गहरी कनेक्शन को देखते हुए।

अध्ययन संदर्भ:

^{1. Yang, Y., et al. (2024). रासायनिक और फ़ील्ड-इफ़ेक्ट पासिवेशन के लिए लिगैंड्स की अमिडिनेशन पेरोव्स्काइट सोलर सेल्स को स्थिर करता है. Science, 386(898–902). https://doi.org/10.1126/science.adr2091}