2D প্যাসিভেটেড 3D হ্যালাইড পেরোভস্কাইট ফিল্ম (নীচের সারি) গঠনের জন্য একটি সমন্বিত জমা এবং প্যাসিভেশন কৌশলের সাথে “ঐতিহ্যগত” জমাকরণ এবং প্যাসিভেশন প্রক্রিয়া (শীর্ষ সারি) এর পরিকল্পনামূলক তুলনা। ক) প্রথাগত পদ্ধতিতে, 3D পেরোভস্কাইটগুলি প্রথমে অ্যান্টিসলভেন্ট-সহায়ক স্পিন আবরণ এবং পরবর্তী অ্যানিলিং ব্যবহার করে জমা করা হয়। তারপরে, দ্বিতীয় ধাপে, সম্পূর্ণ পেরোভস্কাইট ফিল্মটিকে আবার স্পিন-কোটেড করা হয় ম্যাক্রোমলিকিউলস, যথা PEACl জমা করার জন্য, তারপরে দ্বিতীয় অ্যানিলিং করা হয়। b) একটি সমন্বিত জমা এবং প্যাসিভেশন কৌশল ব্যবহার করে, PEACl অ্যান্টিসলভেন্টে যোগ করা হয় এবং প্রথম (এবং শুধুমাত্র) স্পিন আবরণ প্রক্রিয়া চলাকালীন স্পিনিং ওয়েট ফিল্মে জমা করা হয়। হাইব্রিড 2D/3D ফিল্মগুলি তখন একটি হট প্লেটে অ্যানিল করা হয়েছিল। নীচের ডানদিকের ইনসেটটি 2D/3D (n = 1) এবং quasi-2D/3D (n > 1) ফিল্মের স্ফটিক কাঠামো দেখায়। ক্রেডিট: উন্নত সামগ্রী (2024)। DOI: 10.1002/adma.202309154
মাইকেল সালিবা এবং মাহদি মালিকশাহীর জন্য, এটি বিজ্ঞানের একটি মুহূর্ত, যখন ভাল পরীক্ষামূলক ফলাফল আরও প্রশ্ন উত্থাপন করে। স্টুটগার্ট বিশ্ববিদ্যালয়ের গবেষকরা সম্প্রতি পেরোভস্কাইট থেকে সৌর কোষ তৈরির জন্য একটি নতুন প্রক্রিয়া তৈরি করেছেন, একটি উন্নত স্ফটিক উপাদান যা সৌর প্রযুক্তিতে বিপ্লব ঘটাতে সক্ষম। তাদের কোষগুলি খুব দক্ষ এবং স্থিতিশীল ছিল, কিন্তু একটি সমস্যা ছিল: তারা বিস্তারিতভাবে বুঝতে পারেনি কেন এই প্রক্রিয়াটি এত ভাল কাজ করে।
সালিবা এবং মালিক শাহী লরেন্স বার্কলে ন্যাশনাল ল্যাবরেটরি (বার্কলে ল্যাব) এ অবস্থিত বিজ্ঞান ব্যবহারকারী সুবিধার একটি ডিপার্টমেন্ট অফ এনার্জি অফিস অফ মলিকুলার ফাউন্ড্রিতে গবেষকদের সাথে যোগাযোগ করেছিলেন।
কয়েক মাস পরে, বার্কলে ল্যাব দল পেরোভস্কাইট সৌর কোষের উপকরণগুলির স্ফটিক কাঠামোর পরিবর্তনগুলি প্রকাশ করার জন্য কৌশলগুলির একটি স্যুট প্রয়োগ করে প্রকৃত সময় কারণ এগুলো সালিবার কারুকার্য দ্বারা তৈরি।ফলাফল সম্প্রতি প্রকাশিত হয়েছে উন্নত সামগ্রী কাগজগবেষকদের আরও ভাল পেরোভস্কাইট কীভাবে তৈরি করা যায় সে সম্পর্কে গভীর ধারণা দেয় সোলার ব্যাটারি.
মলিকুলার ফাউন্ড্রির একজন বিজ্ঞানী এবং কাগজের সংশ্লিষ্ট লেখকদের একজন ক্যারোলিন সাটার-ফেলা বলেছেন, “উপাদান তৈরি করা প্রায়শই একটি কালো বাক্স হয়।” “আপনি দেখতে পাচ্ছেন না যে উপাদানটি তার প্রাথমিক বিল্ডিং ব্লকগুলি থেকে চূড়ান্ত অবস্থায় রূপান্তরিত হওয়ার সাথে সাথে কী ঘটছে৷ আমরা একাধিক ক্ষমতা তৈরি করেছি যা আমাদেরকে পেরোভস্কাইট এবং অন্যান্য মুদ্রণযোগ্য সৌর কোষের উপাদানগুলির গঠন বিস্তারিতভাবে পর্যবেক্ষণ করতে দেয়৷ এই কাজটি গবেষকদের সমাধান করতে সাহায্য করতে পারে৷ এই প্রতিশ্রুতিশীল প্রযুক্তির বাণিজ্যিকীকরণের মূল বাধা।”
মলিকুলার ফাউন্ড্রির বার্কলে ল্যাব পোস্টডক্টরাল ফেলো এবং গবেষণার প্রধান লেখক টিম কোডাল বলেছেন, “বস্তু জমা হওয়ার সাথে সাথে ক্রমাগত পরিমাপ করার মাধ্যমে, আমরা কীভাবে এর কার্যকরী বৈশিষ্ট্যগুলি বিকশিত হয় তা দৃশ্যত ট্র্যাক করতে পারি।” “এটি একটি ভিডিও দেখার মত।”
এই কাজটি অ্যাডভান্সড লাইট সোর্সেও চলছে, বার্কলে ল্যাবে অবস্থিত বিজ্ঞান ব্যবহারকারী সুবিধার একটি ডিপার্টমেন্ট অফ এনার্জি অফিস।
সৌর শক্তির জন্য একটি সম্ভাব্য গেম-চেঞ্জার
Perovskites ঐতিহ্যগত সিলিকন-ভিত্তিক সৌর প্যানেলগুলির উপর অনেক সুবিধা প্রদান করে যা আজ সৌর শিল্পে আধিপত্য বিস্তার করে। এক জন্য, তারা অনেক বেশি দক্ষতার সাথে আলো শোষণ করে। অতএব, এগুলিকে 100 গুণ পাতলা করা যায় এবং এমনকি পৃষ্ঠগুলিতে মুদ্রিত করা যায়। যেহেতু তাদের কম উপাদান এবং কম প্রক্রিয়াজাতকরণ তাপমাত্রার প্রয়োজন হয়, সেগুলি উত্পাদন করা কম ব্যয়বহুল হতে পারে। সিলিকন বা অন্যান্য সেমিকন্ডাক্টর প্যানেলের বিপরীতে, উপাদানের অমেধ্যের ক্ষেত্রে পেরোভস্কাইটগুলি ভাল আচরণ করে।
পেরোভস্কাইটের মৌলিক গঠন সহজেই পরিবর্তন করা যেতে পারে যাতে তারা সৌর বর্ণালীর বিভিন্ন অংশ শোষণ করে, সিলিকন প্যানেলে পেরোভস্কাইট ফিল্ম প্রয়োগ করার জন্য উত্তেজনাপূর্ণ সুযোগ প্রদান করে। ফলস্বরূপ “ট্যান্ডেম” প্যানেলগুলি আজকের প্যানেলগুলির তুলনায় আরও দক্ষ হতে পারে, সম্ভাব্য খরচ বাঁচাতে এবং পরিষ্কার শক্তি স্থানান্তরকে ত্বরান্বিত করতে পারে।
এই সুবিধা থাকা সত্ত্বেও, পেরোভস্কাইট সোলার প্যানেলগুলি এখনও বাণিজ্যিকভাবে কার্যকর নয়। প্রধান বাধা হল স্থায়িত্ব এবং স্থায়িত্বের অভাব। সৌর প্যানেলগুলি অবশ্যই সমস্ত আবহাওয়ায় 20 থেকে 30 বছর স্থায়ী হতে পারে।পেরোভস্কাইট জল শোষণ করে এবং দ্রুত ক্ষয় করে আর্দ্র অবস্থা, ক্ষেত্রে তাদের দীর্ঘমেয়াদী স্থায়িত্ব সীমিত. যেহেতু পেরোভস্কাইট কোষগুলি পরিবেশগত অবস্থার প্রতি সংবেদনশীল, তাই স্থিতিশীল মানের সাথে পেরোভস্কাইট কোষ তৈরি করাও কঠিন।
“দুটি ভিন্ন ল্যাব উল্লেখযোগ্যভাবে ভিন্ন মানের পেরোভস্কাইট তৈরি করতে একই প্রক্রিয়া ব্যবহার করতে পারে,” সাতফেরলা বলেন। “এটি গবেষকদের জন্য পরীক্ষাগুলি পুনরুত্পাদন করা, ফলাফলের তুলনা করা এবং কেন কিছু সৌর কোষ অন্যদের চেয়ে ভাল কাজ করে তা বের করা কঠিন করে তোলে।”
আর্দ্রতার বিরুদ্ধে প্রতিরক্ষামূলক বাধা
স্থায়িত্ব উন্নত করার একটি উপায় হল পেরোভস্কাইট সৌর কোষ তৈরি করা এবং তারপর তাদের পৃষ্ঠে ফেনাইলথিল অ্যামোনিয়াম ক্লোরাইড বা PEACl নামক একটি জৈব অণু জমা করা। এই দ্বি-পদক্ষেপ প্রক্রিয়া অধ্যয়নরত গবেষকরা দেখেছেন যে PEACl একটি পাতলা প্রতিরক্ষামূলক বাধা তৈরি করে যা কার্যকরভাবে আর্দ্রতাকে ব্লক করে।
স্টুটগার্ট বিশ্ববিদ্যালয়ের সালিবার দল পেরোভস্কাইট সেল ফেব্রিকেশন এবং PEACl জমাকে একক ধাপে একীভূত করে এই প্রক্রিয়াটিকে উন্নত করেছে। “এই সুবিন্যস্ত প্রক্রিয়াটি গবেষকদের আরও সামঞ্জস্যপূর্ণ মানের কোষ তৈরি করার অনুমতি দিতে পারে,” কোডালে বলেন, “দীর্ঘমেয়াদে, এই প্রক্রিয়াটি পেরোভস্কাইট সেল উত্পাদনের খরচ এবং শক্তি খরচ কমাতে পারে।”
সালিবার গবেষণাগারে দেখা গেছে যে তার প্রক্রিয়ায় তৈরি ব্যাটারিগুলি পিইএসএল ছাড়া তৈরি ব্যাটারিগুলির চেয়ে বেশি টেকসই এবং আরও কার্যকর। বার্কলে ল্যাবের সাথে একটি সহযোগিতা এই পর্যবেক্ষণের জন্য আরও বিশদ ব্যাখ্যা প্রদান করে, বর্ণনা করে যে কীভাবে পেরোভস্কাইট উপাদানের গঠন তৈরির প্রক্রিয়ার সময় বিকশিত হয়।
এক্স-রে, লেজার বিম এবং সাদা আলো দিয়ে পেরভস্কাইট পরীক্ষা করা
মাল্টিমোডাল ইমেজিং নামক একটি পদ্ধতিতে, বার্কলে ল্যাব টিম উত্পাদন প্রক্রিয়া চলাকালীন পেরোভস্কাইট সৌর কোষের উপকরণগুলি অনুসন্ধান করার জন্য তিনটি কৌশল প্রয়োগ করে, তাদের বৈশিষ্ট্যগুলির বিবর্তন পর্যবেক্ষণ করে। দুটি উপাদান মূল্যায়ন করা হয়েছে – একটি সালিবা ল্যাবরেটরিজ প্রক্রিয়া ব্যবহার করে PEACl দিয়ে চিকিত্সা করা হয়েছে এবং একটি PEACl ছাড়া। ফলাফল দুটি নমুনার বিবর্তনে মূল পার্থক্য প্রকাশ করেছে।
প্রথম কৌশল, যাকে গ্রেজিং-ইনসিডেন্স ওয়াইড-এঙ্গেল এক্স-রে স্ক্যাটারিং বলা হয়, অ্যাডভান্সড লাইট সোর্সে সম্পাদিত হয়েছিল, একটি বৃত্তাকার কণা ত্বরক যা এক্স-রেগুলির একটি উজ্জ্বল মরীচি তৈরি করে। এই কৌশলটিতে একটি ছোট কোণে এক্স-রে-র রশ্মি দিয়ে একটি নমুনাকে আলোকিত করা এবং নমুনার পরমাণু থেকে এক্স-রে ছড়িয়ে পড়লে তৈরি প্যাটার্ন পরিমাপ করা জড়িত। এই তথ্যটি গঠনের সময় স্ফটিক কাঠামোর পরিবর্তনগুলি প্রকাশ করে। perovskite স্তর
দ্বিতীয় কৌশলটি, ফটোলুমিনেসেন্স স্পেকট্রোস্কোপি নামে পরিচিত, লেজারের সাহায্যে আলোকিত হলে একটি নমুনা দ্বারা নির্গত আলো পরিমাপ করে। একটি নমুনা দ্বারা নির্গত আলোক শক্তির পরিবর্তনগুলি এর স্ফটিক মানের অন্তর্দৃষ্টি প্রদান করতে পারে। তৃতীয় কৌশল, একটি আণবিক ফাউন্ড্রিতে সঞ্চালিত, একটি নমুনার উপর সাদা আলো জ্বলজ্বল করে এবং নমুনা দ্বারা শোষিত আলোর ভগ্নাংশ নির্ধারণ করে।
এই কৌশলটি ফটোলুমিনেসেন্স স্পেকট্রাম এবং এক্স-রে বিক্ষিপ্ত প্যাটার্নগুলিতে পরিপূরক তথ্য প্রকাশ করে, নমুনার স্ফটিক কাঠামোতে অতিরিক্ত অন্তর্দৃষ্টি প্রদান করে। গবেষকরা তারপর নমুনার স্ফটিক কাঠামোর সময় বিবর্তন সম্পর্কে বিশদ বোঝার জন্য তিনটি কৌশল থেকে ডেটা স্ট্রিমগুলির সাথে সম্পর্কযুক্ত।
কৌশলটি দেখিয়েছে যে PEACl-চিকিত্সা করা নমুনাগুলির স্ফটিকগুলি আরও ধীরে ধীরে বৃদ্ধি পেয়েছে, উচ্চ মানের ছিল এবং তাদের পৃষ্ঠের উপর একটি PEACl-সমৃদ্ধ প্রতিরক্ষামূলক স্তর তৈরি করেছে। দলটি বিশ্বাস করে যে এই ফলাফলগুলি ব্যাটারির উন্নত দক্ষতা এবং এক মাসেরও বেশি সময় ধরে স্থিতিশীল অপারেশন ব্যাখ্যা করে।
সাতফেলা পরবর্তী সম্ভাব্য পরবর্তী গবেষণা পদক্ষেপগুলি কল্পনা করে। “আমরা অন্যান্য অণুর সাথে পেরোভস্কাইটগুলিকে চিকিত্সা করতে পারি এবং তারা কীভাবে স্থায়িত্ব এবং দক্ষতাকে প্রভাবিত করে তা দেখতে পারি,” তিনি বলেছিলেন। “আমাদের দীর্ঘ অপারেটিং সময়ের জন্য এবং আরও বাস্তবসম্মত পরিবেশগত পরিস্থিতিতে ব্যাটারির স্থিতিশীলতা নিরীক্ষণ করতে হবে। ধারণাটি হল কোন উপাদানের সংমিশ্রণগুলি ব্যাটারির স্থায়িত্বকে উন্নত করতে পারে এবং এইভাবে এর আয়ু বাড়াতে পারে।”
অধিক তথ্য:
Tim Kodalle et al., 2D/3D হ্যালাইড পেরোভস্কাইট ফিল্মগুলির নিয়ন্ত্রিত স্ফটিককরণের জন্য সমন্বিত জমা এবং প্যাসিভেশন কৌশল, উন্নত সামগ্রী (2024)। DOI: 10.1002/adma.202309154
দ্বারা প্রদান করা হয়
লরেন্স বার্কলে ন্যাশনাল ল্যাবরেটরি
উদ্ধৃতি: নতুন অন্তর্দৃষ্টি আরও ভাল পরবর্তী প্রজন্মের সৌর কোষের দিকে নিয়ে যায় (2024, এপ্রিল 24), সংগৃহীত 24 এপ্রিল, 2024, https://techxplore.com/news/2024-04-insights-gen-solar-cells.html থেকে
এই নথিটি কপিরাইট দ্বারা সুরক্ষিত। ব্যক্তিগত অধ্যয়ন বা গবেষণার উদ্দেশ্যে ন্যায্য লেনদেনের স্বার্থ ছাড়া লিখিত অনুমতি ছাড়া কোনো অংশ পুনরুত্পাদন করা যাবে না। বিষয়বস্তু শুধুমাত্র রেফারেন্স জন্য.
(ট্যাগস-অনুবাদ
উৎস লিঙ্ক
