پروفیسر انیتا ہو-بیلی کی قیادت میں محققین کی ایک ٹیم، آسٹریلیا کی سڈنی یونیورسٹی میں نینو سائنس کی جان ہُک چیئر، نے دنیا کے سب سے بڑے ٹرپل-جنکشن پیرووسکائٹ-پیروسکائٹ-سلیکون ٹینڈم سولر سیل کے لیے ایک نیا سولر ٹیکنالوجی ریکارڈ قائم کیا۔
ان کا 16 سینٹی میٹر2ٹرپل-جنکشن سیل میں 23.3% (آزادانہ طور پر تصدیق شدہ) کی مستحکم-ریاست پاور کنورژن ایفیشنسی ہے، جو اپنی نوعیت کے بڑے-ایریا ڈیوائس کے لیے سب سے زیادہ رپورٹ ہے۔ اس کی ٹیم نے 1 سینٹی میٹر بھی بنایا227.06% کارکردگی کے ساتھ سیل، جس نے تھرمل استحکام کے نئے معیارات قائم کیے (ویڈیو دیکھیں)۔
ہو-بیلی کہتے ہیں کہ "بجلی کے تبادلوں کی کارکردگی کے لیے بڑے ہیڈ روم-کیونکہ ٹرپل جنکشن کے لیے نظریاتی کارکردگی کی حد ~51% ہے، جب کہ ڈبل جنکشن کے لیے یہ تقریباً 45% ہے،" ہو-بیلی کہتے ہیں، جو کہ زیڈنی یونیورسٹی کے انسٹی ٹیوٹ سے بھی وابستہ ہیں۔ "اگر سولر سیل کا بینڈ گیپ محدود نہ ہو تو ایک سنگل جنکشن 33٪ ہے، لیکن سلیکون کے لیے صرف 30٪ ہے۔"
ملٹی جنکشن ٹینڈم سولر سیلز میں سولر سیلز کو مختلف بینڈ گیپس کے ساتھ اسٹیک کرنا شامل ہے-سورج پر سب سے زیادہ کے ساتھ-سامنے کی طرف-ہر سیل کو شمسی سپیکٹرم کے حصوں کو زیادہ موثر طریقے سے برقی توانائی میں تبدیل کرنے اور ذیلی-بینڈ گیپ اور تھرملائزیشن نقصانات کو کم کرنے کی اجازت دینے کے لیے۔
"ایک دو-جنکشن سیل میں، مثال کے طور پر، اوپر والا چوڑا-بینڈ گیپ جنکشن اعلی فوٹان توانائی کو برقی توانائی میں تبدیل کرتا ہے اور یہ ایک تنگ بینڈ گیپ جنکشن سے زیادہ مؤثر طریقے سے کرتا ہے-جو تھرملائزیشن کے نقصان کو کم کرتا ہے،" ہو-بیلی بتاتے ہیں۔ "نچلا-انرجی فوٹون اوپر والے چوڑے-بینڈ گیپ جنکشن سے گزرتا ہے اور برقی توانائی کی تبدیلی کے لیے تنگ بینڈ گیپ نیچے والے جنکشن کے ذریعے جذب ہو جائے گا۔ اگر نیچے کا جنکشن وہاں نہیں تھا، تو اس طرح کے نچلے-انرجی فوٹون کے نتیجے میں ذیلی-بینڈ گیپ کا نقصان ہوتا ہے۔"
آپٹیکل ڈیزائن
اس میں شامل آپٹیکل ڈیزائنوں کی وضاحت کرنے کے لیے، ٹیم کے سب سے اوپر کے دو پیرووسکائٹ جنکشن سونے کے نینو پارٹیکلز کے ذریعے برقی طور پر ایک دوسرے سے جڑے ہوئے ہیں۔ "ہم نے آپٹیکل ماڈلنگ کا استعمال آپٹیکل نقصان پر نینو پارٹیکل کوریج کے اثر کو نقل کرنے کے لیے کیا، اور نینو پارٹیکل کے ذریعے بنائے گئے اوہمک رابطے کی نقل کرنے کے لیے الیکٹریکل ماڈلنگ کا استعمال کیا،" ہو-بیلی بتاتے ہیں۔ "بجلی کی کارکردگی پر سمجھوتہ کیے بغیر کم از کم آپٹیکل نقصان کے لیے کافی تعداد میں نینو پارٹیکلز موجود ہوتے ہیں تو توازن ٹوٹ جاتا ہے۔"
ہو-بیلی کی ٹیم نے وائڈ بینڈ گیپ (1.91-eV) پیرووسکائٹ جنکشن کے استحکام اور کارکردگی کو بھی بہتر بنایا، "پیرووسکائٹ میں کم مستحکم میتھیلمونیم کے ساتھ روبیڈیم کی جگہ لے کر اور پائپرازینیئم-ڈیکلورائڈ (PDCI) کو کم مستحکم فلو سائیڈ لیئر کے ساتھ تبدیل کر کے"۔
ہو-بالی کی انتہائی ہلکے سونے کو دیکھنے کی خواہش میں ثابت قدمی کا واقعی فائدہ ہوا۔ وہ کہتی ہیں، "پہلے نیم متواتر فلم بننے کے لیے کلسٹرز کے لیے سونے کی ایک اہم مقدار کی ضرورت ہے۔" "زیادہ سونا ایک مسلسل فلم کو بڑھنے کے قابل بنائے گا۔ 'کلسٹر' کی اہم مقدار کے نیچے، سونا نینو پارٹیکلز کی شکل میں ہوگا۔ جو چیز ہمارے نتائج کو دلچسپ بناتی ہے وہ یہ ہے کہ فلموں کو دو جنکشن کو جوڑنے کے لیے-مسلسل یا متواتر-کی ضرورت نہیں ہے۔ آپٹیکل نقصانات کو کم کرتے ہوئے نقل و حمل-۔"
اس کارکردگی کے ریکارڈ کا فیلڈ کے لیے کیا مطلب ہے؟ ہو-بیلی کہتے ہیں، "ہمارا مظاہرہ مستقبل کی کارکردگی میں بہتری کے لیے اہم مادی خصوصیات کے بارے میں بصیرت فراہم کرتا ہے۔ "نقصان کا تجزیہ مستقبل کی کارکردگی میں بہتری کے لیے سفارشات بھی فراہم کرتا ہے-چھوٹے- اور بڑے-علاقے والے آلات کے لیے۔ اگلا: 30% ٹرپل جنکشن، 40% کی طرف دھکیل رہا ہے۔"
ٹیم کے کام میں چین، جرمنی اور سلووینیا کے شراکت دار شامل تھے، اور آسٹریلیا کی قابل تجدید توانائی ایجنسی اور آسٹریلین ریسرچ کونسل سے تعاون حاصل کیا۔
