شمسی خلیوں کی حدود پر قابو پانے کے لیے نایاب زمینی عناصر کا استعمال
شمسی خلیوں کی حدود پر قابو پانے کے لیے نایاب زمینی عناصر کا استعمال
ماخذ: AZO موادپیرووسکائٹ سولر سیلپیرووسکائٹ سولر سیلز کو موجودہ سولر سیل ٹیکنالوجی کے مقابلے میں فوائد حاصل ہیں۔ ان میں زیادہ کارآمد ہونے کی صلاحیت ہے، وہ ہلکے ہیں، اور دیگر اقسام کے مقابلے میں کم لاگت کے حامل ہیں۔ پیرووسکائٹ سولر سیل میں، پیرووسکائٹ کی پرت سامنے والے شفاف الیکٹروڈ اور سیل کے پچھلے حصے میں ایک عکاس الیکٹروڈ کے درمیان سینڈویچ کی جاتی ہے۔الیکٹروڈ ٹرانسپورٹ اور ہول ٹرانسپورٹ کی پرتیں کیتھوڈ اور اینوڈ انٹرفیس کے درمیان ڈالی جاتی ہیں، جو الیکٹروڈ پر چارج جمع کرنے میں سہولت فراہم کرتی ہیں۔مورفولوجی ڈھانچے اور چارج ٹرانسپورٹ پرت کی پرت کی ترتیب پر مبنی پیرووسکائٹ شمسی خلیوں کی چار درجہ بندی ہیں: ریگولر پلانر، انورٹیڈ پلانر، ریگولر میسوپورس، اور انورٹیڈ میسوپورس ڈھانچے۔تاہم، ٹیکنالوجی کے ساتھ کئی خرابیاں موجود ہیں. روشنی، نمی، اور آکسیجن ان کے انحطاط کا باعث بن سکتے ہیں، ان کے جذب میں مماثلت نہیں ہوسکتی ہے، اور ان میں غیر ریڈی ایٹیو چارج ری کنبینیشن کے مسائل بھی ہیں۔ پیرووسکائٹس کو مائع الیکٹرولائٹس کے ذریعہ خراب کیا جاسکتا ہے، جس سے استحکام کے مسائل پیدا ہوتے ہیں۔ان کے عملی استعمال کو محسوس کرنے کے لیے، ان کی پاور تبادلوں کی کارکردگی اور آپریشنل استحکام میں بہتری لانی چاہیے۔ تاہم، ٹیکنالوجی میں حالیہ پیش رفت نے 25.5 فیصد کارکردگی کے ساتھ پیرووسکائٹ سولر سیلز کو جنم دیا ہے، جس کا مطلب ہے کہ وہ روایتی سلکان فوٹوولٹک سولر سیلز سے زیادہ پیچھے نہیں ہیں۔اس مقصد کے لیے، پیرووسکائٹ شمسی خلیوں میں ایپلی کیشنز کے لیے نایاب زمینی عناصر کی تلاش کی گئی ہے۔ ان میں فوٹو فزیکل خصوصیات ہیں جو مسائل پر قابو پاتی ہیں۔ پیرووسکائٹ سولر سیلز میں ان کا استعمال اس لیے ان کی خصوصیات کو بہتر بنائے گا، جس سے وہ صاف توانائی کے حل کے لیے بڑے پیمانے پر عمل درآمد کے لیے زیادہ قابل عمل ہوں گے۔کس طرح نایاب زمینی عناصر پیرووسکائٹ شمسی خلیوں کی مدد کرتے ہیں۔ایسی بہت سی فائدہ مند خصوصیات ہیں جو نایاب زمینی عناصر کے پاس ہیں جو شمسی خلیوں کی اس نئی نسل کے کام کو بہتر بنانے کے لیے استعمال کی جا سکتی ہیں۔ سب سے پہلے، نایاب زمین کے آئنوں میں آکسیکرن اور کمی کی صلاحیتیں الٹ سکتی ہیں، جو ہدف کے مواد کے اپنے آکسیکرن اور کمی کو کم کرتی ہیں۔ مزید برآں، پتلی فلم کی تشکیل کو ان عناصر کے اضافے کے ذریعے دونوں پیرووسکائٹس اور چارج ٹرانسپورٹ میٹل آکسائیڈز کے ساتھ جوڑ کر کنٹرول کیا جا سکتا ہے۔مزید برآں، فیز سٹرکچر اور آپٹو الیکٹرانک خصوصیات کو متبادل طور پر کرسٹل جالی میں سرایت کر کے ایڈجسٹ کیا جا سکتا ہے۔ اناج کی حدوں پر یا مواد کی سطح پر ٹارگٹ میٹریل میں ان کو سرایت کر کے کامیابی کے ساتھ حاصل کیا جا سکتا ہے۔مزید برآں، انفراریڈ اور الٹرا وائلٹ فوٹون کو زمین کے نایاب آئنوں میں متعدد توانائی بخش منتقلی مداروں کی موجودگی کی وجہ سے پیرووسکائٹ-ردعمل نظر آنے والی روشنی میں تبدیل کیا جا سکتا ہے۔اس کے فوائد دوہرے ہیں: یہ پیرووسکائٹس کو زیادہ شدت والی روشنی سے نقصان پہنچنے سے بچاتا ہے اور مواد کی سپیکٹرل رسپانس رینج کو بڑھاتا ہے۔ نایاب زمینی عناصر کا استعمال پیرووسکائٹ شمسی خلیوں کے استحکام اور کارکردگی کو نمایاں طور پر بہتر بناتا ہے۔پتلی فلموں کی شکلوں میں ترمیم کرناجیسا کہ پہلے ذکر کیا گیا ہے، نایاب زمینی عناصر دھاتی آکسائیڈز پر مشتمل پتلی فلموں کی شکلوں کو تبدیل کر سکتے ہیں۔ یہ اچھی طرح سے دستاویزی ہے کہ بنیادی چارج ٹرانسپورٹ پرت کی مورفولوجی پیرووسکائٹ پرت کی شکل اور چارج ٹرانسپورٹ پرت کے ساتھ اس کے رابطے کو متاثر کرتی ہے۔مثال کے طور پر، نایاب زمین کے آئنوں کے ساتھ ڈوپنگ SnO2 نینو پارٹیکلز کو جمع کرنے سے روکتا ہے جو ساختی نقائص کا سبب بن سکتا ہے، اور بڑے NiOx کرسٹل کی تشکیل کو بھی کم کرتا ہے، جس سے کرسٹل کی یکساں اور کمپیکٹ پرت بنتی ہے۔ اس طرح، ان مادوں کی پتلی پرت والی فلمیں بغیر کسی نقائص کے نادر زمین کی ڈوپنگ کے ذریعے حاصل کی جا سکتی ہیں۔مزید برآں، پیرووسکائٹ سیلز میں اسکافولڈ پرت جس میں میسوپورس ڈھانچہ ہوتا ہے، شمسی خلیوں میں پیرووسکائٹ اور چارج ٹرانسپورٹ تہوں کے درمیان رابطوں میں اہم کردار ادا کرتا ہے۔ ان ڈھانچے میں نینو پارٹیکلز مورفولوجیکل نقائص اور متعدد اناج کی حدود کو ظاہر کرسکتے ہیں۔یہ منفی اور سنگین غیر تابکاری چارج کی بحالی کی طرف جاتا ہے۔ سوراخ بھرنا بھی ایک مسئلہ ہے۔ نایاب زمین کے آئنوں کے ساتھ ڈوپنگ اسکافولڈ کی نشوونما کو منظم کرتی ہے اور نقائص کو کم کرتی ہے، سیدھ میں اور یکساں نانو اسٹرکچرز بناتی ہے۔پیرووسکائٹ اور چارج ٹرانسپورٹ تہوں کے مورفولوجیکل ڈھانچے میں بہتری فراہم کرکے، نایاب زمین کے آئن پیرووسکائٹ شمسی خلیوں کی مجموعی کارکردگی اور استحکام کو بہتر بنا سکتے ہیں، جس سے وہ بڑے پیمانے پر تجارتی استعمال کے لیے زیادہ موزوں ہیں۔مستقبلپیرووسکائٹ شمسی خلیوں کی اہمیت کو کم نہیں کیا جاسکتا۔ وہ مارکیٹ میں موجودہ سلکان پر مبنی سولر سیلز کے مقابلے میں بہت کم قیمت پر اعلیٰ توانائی پیدا کرنے کی صلاحیت فراہم کریں گے۔ مطالعہ نے یہ ظاہر کیا ہے کہ نایاب زمین کے آئنوں کے ساتھ ڈوپنگ پیرووسکائٹ اس کی خصوصیات کو بہتر بناتا ہے، جس سے کارکردگی اور استحکام میں بہتری آتی ہے۔ اس کا مطلب ہے کہ بہتر کارکردگی کے ساتھ پیرووسکائٹ سولر سیل حقیقت بننے کے ایک قدم قریب ہیں۔
