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हाइब्रिड सौर कोशिकाओं में लचीले इलेक्ट्रॉनिक्स और पोर्टेबल उपकरणों में अनुप्रयोग हैं
Nov 03, 2018

सतह दोषों के प्रभाव को समझना हाइब्रिड कार्बनिक / अकार्बनिक सौर कोशिकाओं की बेहतर दक्षता को कम करता है।

               हाइब्रिड सौर कोशिकाएं सूरज की रोशनी को बिजली में परिवर्तित करने के लिए जैविक और अकार्बनिक पदार्थों की परतों सहित एक इंटरफ़ेस का उपयोग करती हैं। जिंक ऑक्साइड (जेएनओ) अकार्बनिक सामग्री के लिए एक लोकप्रिय पसंद है क्योंकि यह सस्ता, गैर-विषाक्त और आसानी से उपलब्ध है।

हालांकि, जेएनओ / कार्बनिक-दाता थोक हेटरोज़क्शन का उपयोग कर हाइब्रिड सौर कोशिकाओं की रूपांतरण दक्षता वर्तमान में बहुत कम 2 प्रतिशत है जब ज़ोनो कार्बनिक दाता सामग्री में मिश्रित होता है। दूसरी तरफ, एक सभ्य 6.1 प्रतिशत दक्षता तक पहुंच गई है जब जेएनओ को इलेक्ट्रोड के बीच सैंडविच वाली परत और पॉलिमर या छोटे अणु स्वीकार्य परतों के रूप में उपयोग किया जाता है।

केएएसटी सौर और फोटोवोल्टिक्स इंजीनियरिंग रिसर्च सेंटर और सहयोगी हांग ली से जीन-लुक ब्रेडास संदेह करते हैं कि जेएनओ में आंतरिक दोष खराब प्रदर्शन में एक महत्वपूर्ण कारक हैं। विभिन्न संकर सामग्रियों के बीच इलेक्ट्रॉनिक गुणों में मतभेदों की तुलना करके, उन्होंने निष्कर्ष निकाला कि जस्ता रिक्तियों कार्बनिक और अकार्बनिक सामग्रियों के बीच इंटरफेस पर चार्ज अलगाव प्रक्रिया में बाधा डालकर रूपांतरण दक्षता को कम करते हैं।

यह अच्छी तरह से जाना जाता है कि जेएनओ कार्बनिक पदार्थ और वास्तुकला के प्रकार के आधार पर थोक हेटरोज़क्शन में विभिन्न भूमिकाएं अपनाता है। जब पॉलिमिनेर या छोटे-आणविक दाताओं जैसे कि सेक्सिथिएनिल के साथ मिश्रित होता है, तो जेएनओ एक इलेक्ट्रॉन स्वीकार्य की भूमिका ग्रहण करता है: यह इलेक्ट्रॉनों को लेता है या "स्वीकार करता है" और एक लिंगिथिनिल परत में सकारात्मक चार्ज छेद छोड़ देता है।

जब एक इलेक्ट्रोड और फुलेरिन स्वीकार्य परत के बीच सैंडविच किया जाता है, तो जेएनओ इलेक्ट्रान को फुलेरिन परत से इलेक्ट्रोड में स्थानांतरित करने में मदद करता है। ये प्रक्रियाएं सूरज की रोशनी में बिजली के कुशल रूपांतरण को सक्षम बनाती हैं।

शोधकर्ताओं ने यह जांचने के लिए कंप्यूटर सिमुलेशन का उपयोग किया कि जस्ता ऑक्साइड की सतह पर जस्ता रिक्तियां इन दो प्रक्रियाओं को कैसे प्रभावित करती हैं। जेएनओ / सेक्सिथिएनिल थोक हेटरोज़ंक्शन के लिए, जेएनओ सतह पर जस्ता रिक्तियां जेएनओ / सेक्सिथिनिल इंटरफेस में स्थानीय चार्ज ट्रांसफर में बाधा डाल सकती हैं और मजबूत कूलॉम्ब इंटरैक्शन के कारण कुशल चार्ज अलगाव को भी रोक सकती हैं। हालांकि, जेएनओ / फुलेरिन इंटरफ़ेस के लिए, ऐसी रिक्तियों चार्ज स्थानांतरण प्रक्रिया पर महत्वपूर्ण प्रभाव नहीं डालती हैं।

इन कारणों से, जेएनओ / कार्बनिक हेटरोज़ंक्शन अब तक विकसित हैं अक्षम हैं। तुलनात्मक रूप से, हालांकि, जेएनओ / फुलेरिन इंटरफेस की तुलना में जिंक रिक्तियों के ज़ोनो / सेक्सिथिएनिल पर काफी नकारात्मक प्रभाव पड़ता है। परिणामों में हाइब्रिड सौर कोशिकाओं के विकास के लिए महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ते हैं, जिनमें लचीले इलेक्ट्रॉनिक्स और पोर्टेबल उपकरणों में अनुप्रयोग होते हैं।

ब्रेडास ने कहा, "हमारी जांच से हमने जो सीखा, वह है कि ज़ोनो जैसे धातु ऑक्साइड आयोजित करने की सतह पर दोष कितने हद तक इलेक्ट्रॉनिक इलेक्ट्रॉनिक गुणों और आखिरकार डिवाइस की क्षमता निर्धारित करते हैं।" उन्होंने सुझाव दिया कि निष्कर्ष सतह संशोधनों के माध्यम से सौर सेल दक्षता में सुधार के संभावित तरीकों को इंगित करते हैं।