মার্কিন যুক্তরাষ্ট্র নতুন কোয়ান্টাম ফটোভোলটাইক সেল উপাদান তৈরি করেছে যার গড় ফোটোভোলটাইক শোষণের হার 80 শতাংশ

বিদেশী মিডিয়া রিপোর্ট অনুযায়ী, মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের Lehigh University (Lehigh University) গবেষকরা সম্প্রতি প্রকাশিত একটি গবেষণা প্রতিবেদনে দাবি করেছেন যে তারা একটি নতুন পাতলা-ফিল্ম ফটোভোলটাইক কোষ শোষণকারী উপাদান তৈরি করেছেন, অভিযোগ করা হয়েছে যে এই উপাদানটির গড় ফোটোভোলটাইক শোষণের হার 80%, এর বাহ্যিক কোয়ান্টাম দক্ষতা (EQE) 190%।

এক্সটার্নাল কোয়ান্টাম এফিসিয়েন্সি (EQE) হল একটি PV সেল দ্বারা সংগৃহীত ইলেকট্রনের সংখ্যার সাথে ঘটনা ফোটনের সংখ্যার অনুপাত। এটি ফোটনকে বৈদ্যুতিক প্রবাহে রূপান্তর করার জন্য PV কোষের ক্ষমতাকে সংজ্ঞায়িত করে। গবেষণার প্রধান লেখক চিনেদু একুমা একটি বিবৃতিতে বলেছেন, "প্রচলিত ফোটোভোলটাইক কোষে, সর্বোচ্চ বাহ্যিক কোয়ান্টাম দক্ষতা (EQE হল 100 শতাংশ, যা সূর্যালোক থেকে শোষিত প্রতিটি ফোটনের জন্য একটি ইলেক্ট্রনের উত্পাদন এবং সংগ্রহকে প্রতিনিধিত্ব করে। "

সায়েন্স অ্যাডভান্সেস জার্নালে প্রকাশিত একটি গবেষণাপত্রে "ফটোভোলটাইক অ্যাপ্লিকেশনের জন্য পারমাণবিকভাবে পুরু CuxGeSe/SnS কোয়ান্টাম উপকরণগুলির রাসায়নিকভাবে সুর করা মধ্যবর্তী ব্যান্ড স্টেটস" শিরোনামে গবেষকরা ব্যাখ্যা করেছেন যে নতুন কোয়ান্টাম উপাদান মধ্যবর্তী ব্যান্ড ফটোভোলটাইক কোষের (IBSCs) জন্য একটি আদর্শ ম্যাচ হতে পারে। .

এই ধরনের ফটোভোলটাইক কোষগুলির শকলে-কোয়েসার সীমা (SQ সীমা) অতিক্রম করার সম্ভাবনা রয়েছে - সর্বাধিক তাত্ত্বিক দক্ষতা যা একটি একক পিএন জংশন সহ একটি ফটোভোলটাইক কোষ দ্বারা অর্জন করা যেতে পারে। প্রতিটি ঘটনা ফোটন থেকে নিষ্কাশিত বৈদ্যুতিক শক্তির পরিমাণ পরীক্ষা করে এটি গণনা করা হয়।

গবেষকরা ব্যাখ্যা করেছেন: "এই উপাদানটির দক্ষতার দ্রুত বৃদ্ধি মূলত এর অনন্য 'মধ্যবর্তী ব্যান্ড স্টেটস', উপাদানের ইলেকট্রনিক কাঠামোর মধ্যে অবস্থিত নির্দিষ্ট শক্তির স্তরগুলির কারণে যা ফটোভোলটাইক রূপান্তরের জন্য তাদের আদর্শ করে তোলে৷ এই রাজ্যগুলির শক্তি স্তরগুলির মধ্যে রয়েছে সর্বোত্তম সাবব্যান্ড গ্যাপ - শক্তির পরিসীমা যেখানে উপাদানটি দক্ষতার সাথে সূর্যালোক শোষণ করতে পারে এবং চার্জ বাহক তৈরি করতে পারে।"

নতুন উপাদানটি একটি দ্বি-মাত্রিক ভ্যান ডার ওয়ালস (ভিডিডব্লিউ) উপাদান, যার অর্থ এটি একটি স্ফটিক প্ল্যানার কাঠামো রয়েছে যা আয়নিক বন্ধন দ্বারা একসাথে থাকে। এটি জার্মেনিয়াম (Ge), সেলেনিয়াম (Se) এবং টিন সালফাইড (Sns) এর একটি হেটেরোস্ট্রাকচার নিয়ে গঠিত যা উপাদান স্তরগুলিতে ঢোকানো শূন্য-ভ্যালেন্ট কপার (Cu) পরমাণু সহ।

CuxGeSe/SnS কোয়ান্টাম উপাদানটির 0.78 eV এবং 1.26 eV-এর মধ্যে একটি মধ্যবর্তী শক্তি ব্যান্ড গ্যাপ রয়েছে৷ এই সুবিধা গ্রহণ করে, গবেষকরা সক্রিয় স্তর হিসাবে উপাদান ব্যবহার করে একটি পাতলা-ফিল্ম ফটোভোলটাইক সেল অনুকরণ করার জন্য ডিজাইন এবং মডেল করেছেন।

এই মডেলিং-এ, PV সেল একটি ইন্ডিয়াম টিন অক্সাইড (ITO) সাবস্ট্রেট, একটি জিঙ্ক অক্সাইড (ZnO)-ভিত্তিক ইলেক্ট্রন ট্রান্সপোর্ট লেয়ার (ETL), একটি CuxGeSe/SnS শোষক স্তর এবং সোনার (Au) পরিচিতি ব্যবহার করে। গবেষণা জুনিয়র উল্লেখ করেছেন, "আমাদের ডিজাইনে, GeSe এবং SnS-এর পারমাণবিক-স্তরের বেধগুলি উল্লম্বভাবে স্ট্যাক করা হয়েছে, যা ভ্যান ডার ওয়ালস ইন্টারঅ্যাকশনের মাধ্যমে হাইব্রিড কাঠামোর সহজ একীকরণে অবদান রাখে।"

মডেলিং ফলাফলগুলি দেখায় যে এই PV কোষের 110% ~ 190% এর একটি বাহ্যিক কোয়ান্টাম দক্ষতা (EQE) রয়েছে। গবেষকরা আরও দেখেছেন যে ফোটোভোলটাইক কোষের অপটিক্যাল কার্যকলাপ শোষকের পুরুত্ব পরিমাপ করে 600 এনএম থেকে 1200 এনএম তরঙ্গদৈর্ঘ্যের পরিসরে বৃদ্ধি পেয়েছে।

তাদের গবেষণাপত্রে, গবেষকরা উপসংহারে এসেছিলেন, "এই উপাদানটির দ্রুত প্রতিক্রিয়া এবং বর্ধিত দক্ষতা দৃঢ়ভাবে উন্নত ফটোভোলটাইক অ্যাপ্লিকেশনের জন্য একটি কোয়ান্টাম উপাদান হিসাবে তামা-ঢোকানো GeSe/SnS-এর সম্ভাবনার পরামর্শ দেয়, ফটোভোলটাইক রূপান্তরের দক্ষতা উন্নত করার জন্য একটি নতুন উপায় প্রদান করে৷ "

সামনের দিকে তাকিয়ে, গবেষকরা বলছেন যে এই নতুন উপাদানটিকে পিভি কোষগুলিতে এম্বেড করার একটি ব্যবহারিক উপায় সনাক্ত করতে তাদের নতুন গবেষণা পরিচালনা করতে হবে। যাইহোক, তারা এও উল্লেখ করে যে এই উপকরণগুলি তৈরি করতে ব্যবহৃত পরীক্ষামূলক কৌশলগুলি ইতিমধ্যেই খুব উন্নত।