নতুন কোয়ান্টাম উপাদান সৌর কোষে 190% পর্যন্ত কোয়ান্টাম দক্ষতার প্রতিশ্রুতি দেয়

লেহাই ইউনিভার্সিটির গবেষকরা এমন একটি উপাদান তৈরি করেছেন যা সৌর প্যানেলের দক্ষতা নাটকীয়ভাবে বৃদ্ধি করার সম্ভাবনা দেখায়।

একটি সৌর কোষের সক্রিয় স্তর হিসাবে এই উপাদানটি ব্যবহার করে একটি প্রোটোটাইপ 80% এর গড় ফটোভোলটাইক শোষণ, উচ্চ ফটোজেনারেটেড ক্যারিয়ার প্রজন্ম এবং বাহ্যিক কোয়ান্টাম দক্ষতা (EQE) একটি অভূতপূর্ব 190% ছুঁয়েছে – এই সূচকটি সিলিকন-ভিত্তিক উপকরণগুলির শকলে-কুইসার তাত্ত্বিক দক্ষতার সীমা ছাড়িয়ে গেছে এবং ফটোভোলটাইক কোয়ান্টাম পদার্থের ক্ষেত্রটিকে একটি নতুন উচ্চতায় ঠেলে দেয়।

“এই কাজটি আমাদের বোঝার এবং টেকসই শক্তি সমাধানগুলির বিকাশে একটি বড় অগ্রগতির প্রতিনিধিত্ব করে, উদ্ভাবনী পদ্ধতিগুলিকে হাইলাইট করে যা অদূর ভবিষ্যতে সৌর দক্ষতা এবং অ্যাক্সেসযোগ্যতাকে পুনরায় সংজ্ঞায়িত করতে পারে,” বলেছেন চিনেদু একুমা, পদার্থবিজ্ঞানের অধ্যাপক, যিনি এটি প্রকাশ করেছেন কাগজ লেহি ডক্টরেট ছাত্র শ্রীহরি কাস্তুয়ারের সাথে জার্নালে এই উপাদানটির বিকাশ নিয়ে আলোচনা করছেন বৈজ্ঞানিক অগ্রগতি।

উপাদানটির দক্ষতা লাফ মূলত এর অনন্য “মধ্যবর্তী ব্যান্ড অবস্থা” এর কারণে, একটি নির্দিষ্ট শক্তি স্তর এগুলি উপাদানের বৈদ্যুতিন কাঠামোর মধ্যে অবস্থিত, এগুলিকে সৌর শক্তি রূপান্তরের জন্য আদর্শ করে তোলে।

এই অবস্থাগুলির শক্তির স্তরগুলি সর্বোত্তম সাবব্যান্ড গ্যাপের মধ্যে রয়েছে (শক্তির পরিসর যেখানে একটি উপাদান কার্যকরভাবে সূর্যালোক শোষণ করতে পারে এবং চার্জ বাহক তৈরি করতে পারে), প্রায় 0.78 এবং 1.26 ইলেকট্রন ভোল্ট।

উপরন্তু, উপাদান ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক বর্ণালী ইনফ্রারেড এবং দৃশ্যমান অঞ্চলে উচ্চ শোষণ মাত্রা সঙ্গে বিশেষভাবে ভাল সঞ্চালন.

একটি প্রচলিত সৌর কোষে, সর্বাধিক EQE হয় 100%, যার অর্থ সূর্যালোক থেকে শোষিত প্রতিটি ফোটনের জন্য একটি ইলেক্ট্রন তৈরি এবং সংগ্রহ করা হয়।যাইহোক, কিছু উন্নত সামগ্রী বিগত কয়েক বছরে বিকশিত কনফিগারেশনগুলি 100% এর বেশি EQE সহ উচ্চ-শক্তি ফোটন থেকে একাধিক ইলেকট্রন তৈরি এবং সংগ্রহ করার ক্ষমতা প্রদর্শন করেছে।

যদিও এই জাতীয় মাল্টিএক্সিটন জেনারেশন (এমইজি) উপকরণগুলি এখনও ব্যাপকভাবে বাণিজ্যিকীকরণ করা হয়নি, তবে তাদের সৌর সিস্টেমের কার্যকারিতা ব্যাপকভাবে উন্নত করার সম্ভাবনা রয়েছে। লেহাই ইউনিভার্সিটিতে বিকশিত উপাদানে, মধ্যবর্তী ব্যান্ড স্টেটটি প্রতিফলন এবং তাপ উত্পাদন সহ প্রচলিত সৌর কোষগুলিতে হারিয়ে যাওয়া ফোটন শক্তি ক্যাপচার করতে সক্ষম।

গবেষকরা গড়ে তুলেছেন নতুন উপাদান “ভ্যান ডার ওয়ালস ফাঁক” সুবিধা গ্রহণ করে, স্তরযুক্ত দ্বি-মাত্রিক পদার্থের মধ্যে পারমাণবিকভাবে ছোট ফাঁক। এই ফাঁকগুলি অণু বা আয়নগুলিকে সীমিত করতে পারে এবং পদার্থ বিজ্ঞানীরা প্রায়শই উপাদানগুলির বৈশিষ্ট্যগুলিকে সুরক্ষিত করতে অন্যান্য উপাদানগুলিকে সন্নিবেশ করতে বা “প্লাগ ইন” করতে ব্যবহার করেন।

নতুন উপাদান বিকাশের জন্য, লেহাই ইউনিভার্সিটির গবেষকরা জার্মেনিয়াম সেলেনাইড (GeSe) এবং টিন সালফাইড (SnS) দিয়ে তৈরি দ্বি-মাত্রিক উপাদানের স্তরগুলির মধ্যে শূন্য-ভ্যালেন্ট তামা পরমাণু সন্নিবেশ করান।

একুমা, কম্পিউটেশনাল কনডেন্সড ম্যাটার ফিজিক্সের একজন বিশেষজ্ঞ, সিস্টেমের বিস্তৃত কম্পিউটার মডেলিং তাত্ত্বিক প্রতিশ্রুতি প্রদর্শন করার পরে ধারণার প্রমাণ হিসাবে প্রোটোটাইপটি তৈরি করেছিলেন।

“এর দ্রুত প্রতিক্রিয়া এবং বর্ধিত দক্ষতা উন্নত ফটোভোলটাইক অ্যাপ্লিকেশনের জন্য একটি কোয়ান্টাম উপাদান হিসাবে তামা-ইন্টারক্যালেটেড GeSe/SnS এর সম্ভাব্যতাকে দৃঢ়ভাবে নির্দেশ করে, যা সৌর শক্তি রূপান্তর দক্ষতা উন্নত করার একটি উপায় প্রদান করে,” তিনি বলেন, “এটি পরবর্তী বিকাশের জন্য একটি আদর্শ প্রার্থী৷ – প্রজন্মের উচ্চ-দক্ষ সৌর কোষ একটি প্রতিশ্রুতিশীল প্রার্থী যা বিশ্বব্যাপী শক্তির চাহিদা পূরণে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করবে।”

যদিও বর্তমান সৌর সিস্টেমে নতুন পরিকল্পিত কোয়ান্টাম উপকরণগুলিকে একীভূত করার জন্য আরও গবেষণা এবং উন্নয়নের প্রয়োজন হবে, একুমা উল্লেখ করেছেন যে এই উপকরণগুলি তৈরি করতে ব্যবহৃত পরীক্ষামূলক কৌশলগুলি ইতিমধ্যেই খুব উন্নত। সময়ের সাথে সাথে, বিজ্ঞানীরা পদার্থের মধ্যে পরমাণু, আয়ন এবং অণুগুলিকে সঠিকভাবে সন্নিবেশ করার একটি উপায় তৈরি করেছেন।