എഞ്ചിനീയറിംഗ് അടുത്ത തലമുറ സൗരോർജ്ജ ബാറ്ററികൾ

ലിഥിയം അയോൺ ബാറ്ററികൾ പോലെയുള്ള സെക്കൻഡറി ബാറ്ററികൾ, സംഭരിച്ച ഊർജ്ജം ഉപയോഗിച്ചു കഴിഞ്ഞാൽ റീചാർജ് ചെയ്യേണ്ടതുണ്ട്.ഫോസിൽ ഇന്ധനങ്ങളിലുള്ള നമ്മുടെ ആശ്രിതത്വം കുറയ്ക്കുന്നതിനായി, ദ്വിതീയ ബാറ്ററികൾ റീചാർജ് ചെയ്യുന്നതിനുള്ള സുസ്ഥിരമായ വഴികൾ ശാസ്ത്രജ്ഞർ പര്യവേക്ഷണം ചെയ്യുകയാണ്.അടുത്തിടെ, അമർ കുമാറും (TIFR ഹൈദരാബാദിലെ TN നാരായണന്റെ ലാബിലെ ബിരുദ വിദ്യാർത്ഥി) അദ്ദേഹത്തിന്റെ സഹപ്രവർത്തകരും സോളാർ എനർജി ഉപയോഗിച്ച് നേരിട്ട് റീചാർജ് ചെയ്യാവുന്ന ഫോട്ടോസെൻസിറ്റീവ് മെറ്റീരിയലുകളുള്ള ഒരു കോംപാക്റ്റ് ലിഥിയം അയോൺ ബാറ്ററി കൂട്ടിച്ചേർക്കുന്നു.

ബാറ്ററികൾ റീചാർജ് ചെയ്യുന്നതിനായി സൗരോർജ്ജം ചാനൽ ചെയ്യാനുള്ള പ്രാരംഭ ശ്രമങ്ങൾ ഫോട്ടോവോൾട്ടെയ്ക് സെല്ലുകളും ബാറ്ററികളും പ്രത്യേക എന്റിറ്റികളായി ഉപയോഗിച്ചു.സൗരോർജ്ജത്തെ ഫോട്ടോവോൾട്ടേയിക് സെല്ലുകൾ വൈദ്യുതോർജ്ജമാക്കി മാറ്റുന്നു, തൽഫലമായി ബാറ്ററികളിൽ രാസ ഊർജ്ജമായി സംഭരിക്കുന്നു.ഈ ബാറ്ററികളിൽ സംഭരിക്കുന്ന ഊർജ്ജം പിന്നീട് ഇലക്ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങൾക്ക് ഊർജ്ജം പകരാൻ ഉപയോഗിക്കുന്നു.ഒരു ഘടകത്തിൽ നിന്ന് മറ്റൊന്നിലേക്ക് ഊർജ്ജത്തിന്റെ ഈ റിലേ, ഉദാഹരണത്തിന്, ഫോട്ടോവോൾട്ടെയ്ക് സെല്ലിൽ നിന്ന് ബാറ്ററിയിലേക്കുള്ള ഊർജ്ജം ചില നഷ്ടത്തിലേക്ക് നയിക്കുന്നു.ഊർജ്ജനഷ്ടം തടയുന്നതിന്, ബാറ്ററിക്കുള്ളിൽ തന്നെ ഫോട്ടോസെൻസിറ്റീവ് ഘടകങ്ങളുടെ ഉപയോഗം പര്യവേക്ഷണം ചെയ്യുന്നതിലേക്ക് ഒരു മാറ്റം ഉണ്ടായി.ഒരു ബാറ്ററിക്കുള്ളിൽ ഫോട്ടോസെൻസിറ്റീവ് ഘടകങ്ങൾ സംയോജിപ്പിക്കുന്നതിൽ ഗണ്യമായ പുരോഗതി ഉണ്ടായിട്ടുണ്ട്, ഇത് കൂടുതൽ ഒതുക്കമുള്ള സോളാർ ബാറ്ററികളുടെ രൂപീകരണത്തിന് കാരണമായി.

രൂപകൽപ്പനയിൽ മെച്ചപ്പെട്ടിട്ടുണ്ടെങ്കിലും, നിലവിലുള്ള സോളാർ ബാറ്ററികൾക്ക് ഇപ്പോഴും ചില പോരായ്മകളുണ്ട്.വിവിധ തരം സോളാർ ബാറ്ററികളുമായി ബന്ധപ്പെട്ട ഈ ദോഷങ്ങളിൽ ചിലത് ഉൾപ്പെടുന്നു: ആവശ്യത്തിന് സൗരോർജ്ജം ഉപയോഗിക്കാനുള്ള കഴിവ് കുറയുക, ബാറ്ററിക്കുള്ളിലെ ഫോട്ടോസെൻസിറ്റീവ് ഓർഗാനിക് ഘടകത്തെ നശിപ്പിക്കുന്ന ഓർഗാനിക് ഇലക്ട്രോലൈറ്റിന്റെ ഉപയോഗം, ബാറ്ററിയുടെ സുസ്ഥിര പ്രവർത്തനത്തെ തടസ്സപ്പെടുത്തുന്ന പാർശ്വ ഉൽപ്പന്നങ്ങളുടെ രൂപീകരണം. ദീർഘകാലം.

ഈ പഠനത്തിൽ, അമർ കുമാർ പുതിയ ഫോട്ടോസെൻസിറ്റീവ് മെറ്റീരിയലുകൾ പര്യവേക്ഷണം ചെയ്യാൻ തീരുമാനിച്ചു, അത് ലിഥിയം സംയോജിപ്പിക്കാനും ലീക്ക് പ്രൂഫ് ആയതും അന്തരീക്ഷ സാഹചര്യങ്ങളിൽ കാര്യക്ഷമമായി പ്രവർത്തിക്കുന്നതുമായ ഒരു സോളാർ ബാറ്ററി നിർമ്മിക്കാനും കഴിയും.രണ്ട് ഇലക്‌ട്രോഡുകളുള്ള സോളാർ ബാറ്ററികളിൽ സാധാരണയായി ഇലക്‌ട്രോഡുകളിലൊന്നിൽ ഫോട്ടോസെൻസിറ്റീവ് ഡൈ ഉൾപ്പെടുന്നു, അത് ബാറ്ററിയിലൂടെ ഇലക്‌ട്രോണുകളുടെ പ്രവാഹം നയിക്കാൻ സഹായിക്കുന്ന സ്റ്റെബിലൈസിംഗ് ഘടകവുമായി ശാരീരികമായി കലർത്തിയിരിക്കുന്നു.രണ്ട് വസ്തുക്കളുടെ ഭൗതിക മിശ്രിതമായ ഒരു ഇലക്ട്രോഡിന് ഇലക്ട്രോഡിന്റെ ഉപരിതല വിസ്തീർണ്ണത്തിന്റെ ഒപ്റ്റിമൽ ഉപയോഗത്തിന് പരിമിതികളുണ്ട്.ഇത് ഒഴിവാക്കാൻ, ടിഎൻ നാരായണന്റെ ഗ്രൂപ്പിലെ ഗവേഷകർ ഫോട്ടോസെൻസിറ്റീവ് MoS2 (മോളിബ്ഡിനം ഡിസൾഫൈഡ്), MoOx (മോളിബ്ഡിനം ഓക്സൈഡ്) എന്നിവയുടെ ഒരു ഹെറ്ററോസ്ട്രക്ചർ സൃഷ്ടിച്ചു.ഒരു രാസ നീരാവി ഡിപ്പോസിഷൻ ടെക്നിക് ഉപയോഗിച്ച് MoS2 ഉം MoOx ഉം സംയോജിപ്പിച്ചിരിക്കുന്ന ഒരു ഹെറ്ററോസ്ട്രക്ചർ ആയതിനാൽ, ഈ ഇലക്ട്രോഡ് സൗരോർജ്ജം ആഗിരണം ചെയ്യാൻ കൂടുതൽ ഉപരിതല പ്രദേശം അനുവദിക്കുന്നു.പ്രകാശകിരണങ്ങൾ ഇലക്ട്രോഡിൽ പതിക്കുമ്പോൾ, ഫോട്ടോസെൻസിറ്റീവ് MoS2 ഇലക്ട്രോണുകൾ സൃഷ്ടിക്കുകയും ഒരേസമയം ദ്വാരങ്ങൾ എന്ന് വിളിക്കപ്പെടുന്ന ഒഴിവുകൾ സൃഷ്ടിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.MoOx ഇലക്ട്രോണുകളും ദ്വാരങ്ങളും അകറ്റി നിർത്തുകയും ഇലക്ട്രോണുകളെ ബാറ്ററി സർക്യൂട്ടിലേക്ക് മാറ്റുകയും ചെയ്യുന്നു.

ആദ്യം മുതൽ പൂർണ്ണമായും കൂട്ടിച്ചേർത്ത ഈ സോളാർ ബാറ്ററി, സിമുലേറ്റഡ് സോളാർ ലൈറ്റിന് വിധേയമാകുമ്പോൾ നന്നായി പ്രവർത്തിക്കുന്നതായി കണ്ടെത്തി.ഈ ബാറ്ററിയിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന ഹെറ്ററോസ്ട്രക്ചർ ഇലക്ട്രോഡിന്റെ ഘടന ട്രാൻസ്മിഷൻ ഇലക്ട്രോൺ മൈക്രോസ്കോപ്പ് ഉപയോഗിച്ച് വിപുലമായി പഠിച്ചിട്ടുണ്ട്.ലിഥിയം ആനോഡുമായി ചേർന്ന് MoS2 ഉം MoOx ഉം പ്രവർത്തിക്കുന്നതിന്റെ ഫലമായി വൈദ്യുതധാര സൃഷ്ടിക്കുന്നതിനുള്ള സംവിധാനം കണ്ടെത്തുന്നതിനായി പഠനത്തിന്റെ രചയിതാക്കൾ ഇപ്പോൾ പ്രവർത്തിക്കുന്നു.ഈ സോളാർ ബാറ്ററി പ്രകാശവുമായി ഫോട്ടോസെൻസിറ്റീവ് മെറ്റീരിയലിന്റെ ഉയർന്ന പ്രതിപ്രവർത്തനം കൈവരിക്കുന്നുണ്ടെങ്കിലും, ഒരു ലിഥിയം അയോൺ ബാറ്ററി പൂർണ്ണമായി റീചാർജ് ചെയ്യുന്നതിനുള്ള ഒപ്റ്റിമൽ ലെവലിൽ കറന്റ് ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കാൻ ഇനിയും സാധിച്ചിട്ടില്ല.ഈ ലക്ഷ്യം മനസ്സിൽ വെച്ചുകൊണ്ട്, ഇന്നത്തെ സോളാർ ബാറ്ററികളുടെ വെല്ലുവിളികളെ അഭിമുഖീകരിക്കുന്നതിന് ഇത്തരം ഹെറ്ററോസ്ട്രക്ചർ ഇലക്ട്രോഡുകൾക്ക് എങ്ങനെ വഴിയൊരുക്കാമെന്ന് ടി എൻ നാരായണന്റെ ലാബ് പര്യവേക്ഷണം ചെയ്യുകയാണ്.