फोटॉन संलयन सौर कोशिकाओं में मदद करता है

उच्च-ऊर्जा सूर्य के प्रकाश में कम ऊर्जा का रूपांतरण सफल रहा

सौर प्रयोग mer मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट फॉर पॉलिमर रिसर्च
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आज की सौर कोशिकाओं की दक्षता सीमित है, अन्य बातों के साथ, कि वे सूर्य के प्रकाश के लंबे-तरंगदैर्ध्य, कम ऊर्जा वाले हिस्से का उपयोग नहीं कर सकते हैं। दो प्रकाश-सक्रिय पदार्थों की मदद से, ऊर्जा के इस अप्रयुक्त स्रोत को पहली बार टैप करना अब संभव हो गया है। एक शोध दल लंबे-तरंग दैर्ध्य प्रकाश कणों को "फ्यूज" करने में कामयाब रहा है और इस तरह उन्हें उच्च ऊर्जा वाले शॉर्ट-वेव फोटॉन में परिवर्तित कर दिया है। अब तक, केवल उच्च ऊर्जा घनत्व के लेजर प्रकाश के साथ एक तुलनीय सफलता हासिल की गई है। जैसा कि शोधकर्ताओं ने भौतिक समीक्षा पत्र के वर्तमान अंक में रिपोर्ट किया है, यह अधिक कुशल सौर कोशिकाओं की एक नई पीढ़ी की आधारशिला हो सकता है।

नई विधि के साथ, मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट फॉर पॉलिमर रिसर्च और सोनी मटेरियल साइंस लेबोरेटरी के वैज्ञानिक पहली बार साधारण प्रकाश के फोटॉन की जोड़ी बनाने में सफल हुए और इस तरह वेवलेंथ को बदलते रहे। उन्होंने दो पदार्थों (प्लैटिनोएथाइलोस्पाइरीफिन और डिपेनहाइलेन्थ्रैसिन) का इस्तेमाल किया, जिसका समाधान लंबी-तरंग, एक साधारण प्रकाश स्रोत के हरे रंग के प्रकाश को शॉर्ट-वेव, ब्लू लाइट में परिवर्तित करता है। लेजर प्रकाश में प्रक्रियाओं के अनुरूप, फोटॉनों को भी यहां जोड़ा जाता है, लेकिन एक अलग तरीके से।

दो फोटॉन पार्टनर्स ने मध्यस्थता की

लेजर प्रकाश के साथ हेरफेर करते हुए, एक अणु दो फोटोन उठाता है, जो कि लेजर बीम के शाब्दिक "फोटॉन बमबारी" में केवल संभावित है, यहां अणु केवल एक फोटॉन प्राप्त करते हैं। दो "फोटॉन पार्टनर्स" की मध्यस्थता एक अन्य तंत्र के माध्यम से अणुओं के बीच होती है, तथाकथित ट्रिपल एनहिलेशन। अलग-अलग, समन्वित मध्यस्थ अणुओं को चुनकर, पूरे सौर स्पेक्ट्रम रेंज से फोटॉनों की ऊर्जा को जोड़ा जा सकता है।

शोधकर्ताओं द्वारा "फोटॉन मध्यस्थ" के रूप में विकसित दो पदार्थों में बहुत अलग गुण हैं। जबकि एक हरे प्रकाश (एंटीना अणुओं) के लिए "एंटीना" के रूप में कार्य करता है, दूसरा युगल फोटॉनों, इस प्रकार दो कम-ऊर्जा, हरे फोटॉनों को एक ऊर्जावान, नीले फोटॉन में परिवर्तित करते हुए, इसे एक एमिटर (एमिटर अणु) के रूप में उत्सर्जित करता है।

ऊर्जा पैकेज का प्रसारण

निम्नलिखित विस्तार से होता है: सबसे पहले, ऐन्टेना अणु एक हरे, कम-ऊर्जा फोटॉन को उठाता है और इसे एक ऊर्जा पैकेट के रूप में उत्सर्जक अणु को पास करता है। दोनों अणु तथाकथित उत्तेजित अवस्थाओं में ऊर्जा को क्रमिक रूप से संग्रहित करते हैं। इसके बाद, दो ऊर्जा-उत्सर्जित उत्सर्जक अणु एक दूसरे के साथ प्रतिक्रिया करते हैं, जिसमें एक अणु दूसरे को अपने ऊर्जा पैकेट को स्थानांतरित करता है। इसके बाद, एक अणु कम ऊर्जा वाली जमीन में होता है। अन्य, हालांकि, एक बहुत ही उच्च-ऊर्जा स्थिति तक पहुंचता है, जो दो बार ऊर्जा पैकेज को संग्रहीत करता है। यह स्थिति जल्दी से कम हो जाती है, बड़े ऊर्जा पैकेज को नीले फोटॉन के रूप में बाहर भेजती है। हालाँकि यह प्रकाश कण छोटी-लहर है और शुरू में विकिरणित हरी रोशनी की तुलना में अधिक ऊर्जा-समृद्ध है, तल पर कोई ऊर्जा उत्पन्न नहीं होती है, बल्कि दो फोटॉनों की ऊर्जा एक में संयुक्त होती है। प्रदर्शन

यह प्रक्रिया रासायनिक रूप से रोमांचक है क्योंकि कुशल ऊर्जा हस्तांतरण के लिए अणुओं को सूक्ष्मता से ट्यून किया जाना चाहिए, और न तो एंटीना और न ही एमिटर अणु धीमी गति से अपनी ऊर्जा को खोने में सक्षम होना चाहिए। उदाहरण के लिए, शोधकर्ताओं को एक ऐन्टेना अणु को संश्लेषित करने की आवश्यकता होती है जो लंबी-तरंग दैर्ध्य प्रकाश को अवशोषित करता है और इसे इतने लंबे समय तक संग्रहीत करता है कि ऊर्जा को एक एमिटर में स्थानांतरित किया जा सकता है। इस प्रयोजन के लिए, केवल एक जटिल, ऑर्गोनोमेट्रिक यौगिक जिसमें एक अंगूठी के आकार के अणु में प्लैटिनम परमाणु होता था, उपयुक्त था। बदले में, एमिटर अणु को ऐन्टेना के ऊर्जा पैकेट को संभालने और धारण करने में सक्षम होना चाहिए जब तक कि बाद के फोटॉन संलयन के लिए एक और उत्साहित एमिटर अणु नहीं मिला।

इस तरह से अब तक सूर्य के प्रकाश के अप्रयुक्त भागों को सौर कोशिकाओं के लिए उपयोग करने योग्य बनाया जाता है, यह प्रक्रिया अधिक कुशल सौर कोशिकाओं के लिए आदर्श प्रारंभिक बिंदु प्रदान करती है, वैज्ञानिकों को उम्मीद है। इस प्रक्रिया को अनुकूलित करने और इसे एक अनुप्रयोग के करीब लाने के लिए, वे प्रकाश स्पेक्ट्रम के आगे के रंगों के लिए नए पदार्थ जोड़े का परीक्षण करते हैं और उन्हें बहुलक मैट्रिक्स में एकीकृत करने का प्रयास करते हैं।

(मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट फॉर पॉलिमर रिसर्च, 10.10.2006 - AHE)