Introduction:
आधुनिक विज्ञान ने हमें ऐसे कई अद्भुत आविष्कारों से परिचित कराया है, जो हमारी ज़िंदगी को बेहतर बनाने की दिशा में काम कर रहे हैं। इस बार, University of Michigan के शोधकर्ताओं ने एक नई खोज की है, जिसने अंतरिक्ष में ऊर्जा उत्पादन के तरीकों को फिर से परिभाषित किया है। क्या आप जानते हैं कि कार्बन-आधारित, या Organic, solar cells पारंपरिक silicon और gallium arsenide से अधिक प्रभावी हो सकते हैं? आइए जानते हैं इस अध्ययन की गहराई में।
Full Article:
University of Michigan के एक अध्ययन में पाया गया है कि Organic solar cells, जो कार्बन-आधारित सामग्री से बने होते हैं, अंतरिक्ष में बिजली उत्पन्न करने के लिए conventional silicon और gallium arsenide की तुलना में बेहतर प्रदर्शन कर सकते हैं। जबकि पहले के शोधों ने केवल यह देखा था कि Organic solar cells प्रकाश को बिजली में कैसे परिवर्तित करते हैं, इस नए अध्ययन ने यह भी पता लगाया है कि प्रदर्शन में गिरावट का कारण क्या है।
Yongxi Li, जो इस अध्ययन के पहले लेखक हैं, कहते हैं, "Silicon semiconductors अंतरिक्ष में स्थिर नहीं होते हैं क्योंकि उन्हें सूर्य से आने वाले प्रोटॉन irradiation का सामना करना पड़ता है।" इस अध्ययन में Organic photovoltaics को प्रोटॉन के साथ परीक्षण किया गया, क्योंकि ये इलेक्ट्रॉनिक सामग्रियों के लिए सबसे हानिकारक कण माने जाते हैं।
अंतरिक्ष मिशन अक्सर gallium arsenide पर निर्भर करते हैं, क्योंकि इसकी उच्च दक्षता और प्रोटॉन से होने वाले नुकसान के प्रति प्रतिरोध होता है। लेकिन यह महँगा है और, silicon की तरह, यह भी भारी और कठोर है। इसके विपरीत, Organic solar cells लचीले और काफी हल्के हो सकते हैं। यह अध्ययन उन सामग्रियों की विश्वसनीयता की जांच कर रहा है, जो अंतरिक्ष मिशनों में आमतौर पर उपयोग की जाती हैं।
Organic solar cells, जो छोटे अणुओं से बने होते हैं, ने प्रोटॉन के संपर्क में आने पर कोई समस्या नहीं दिखाई – उन्होंने तीन वर्षों के रेडिएशन के बाद कोई नुकसान नहीं दिखाया। इसके विपरीत, जो cells polymers से बने थे, जो अधिक जटिल अणुएं हैं, उनकी दक्षता में आधी कमी आई।
Stephen Forrest, जो U-M के Peter A. Franken Distinguished University Professor of Engineering हैं, कहते हैं, "हमने पाया कि प्रोटॉन कुछ साइड चेन को काटते हैं, और इससे एक electron trap बनता है जो solar cell के प्रदर्शन को कमजोर करता है।" ये traps उन इलेक्ट्रॉनों को पकड़ लेते हैं जिन्हें प्रकाश cell पर गिरने से मुक्त किया जाता है, जिससे वे उन electrodes तक नहीं पहुँच पाते जो बिजली को इकट्ठा करते हैं।
"Forrest" ने आगे कहा, "आप इसे thermal annealing, या solar cell को गर्म करके ठीक कर सकते हैं। लेकिन हम यह भी जान सकते हैं कि इन traps को अन्य अणुओं से भरकर इस समस्या को समाप्त किया जा सकता है।"
यह संभव है कि सूर्य की ओर देखने वाले solar cells 100°C (212°F) के तापमान पर स्व-चिकित्सित हो सकते हैं – यह गर्मी प्रयोगशाला में बंधनों को ठीक करने के लिए पर्याप्त है। लेकिन कई सवाल हैं: क्या यह मरम्मत अंतरिक्ष के निर्वात में भी हो पाएगी? क्या यह उपचार लंबी मिशनों के लिए विश्वसनीय है? शायद सामग्री को इस तरह से डिज़ाइन करना अधिक सरल होगा कि प्रदर्शन को खराब करने वाले electron traps कभी उत्पन्न ही न हों।
Li ने Nanjing University में advanced materials और manufacturing के सहायक प्रोफेसर के रूप में इन दोनों रास्तों की आगे की खोज करने का इरादा किया है।
यह शोध Universal Display Corp और U.S. Office of Naval Research द्वारा वित्त पोषित किया गया है। ये devices Lurie Nanofabrication Facility में बनाए गए, Michigan Ion Beam Laboratory में प्रोटॉन बीम के संपर्क में लाए गए, और Michigan Center for Materials Characterization में अध्ययन किया गया।
शोध टीम ने U-M Innovation Partnerships के सहयोग से पेटेंट सुरक्षा के लिए आवेदन किया है। Universal Display ने U-M से इस तकनीक को लाइसेंस किया है और एक पेटेंट आवेदन दाखिल किया है। Forrest का Universal Display Corp में वित्तीय हित है।
Conclusion:
इस अध्ययन ने Organic solar cells की क्षमता को उजागर किया है, जो न केवल पृथ्वी पर बल्कि अंतरिक्ष में भी ऊर्जा उत्पन्न करने के लिए एक नई दिशा प्रदान कर सकता है। यह शोध हमें यह भी सिखाता है कि कैसे हम अपनी ऊर्जा तकनीकों को और अधिक स्थायी और प्रभावी बना सकते हैं। जैसे-जैसे हम अंतरिक्ष में अधिक मिशनों की योजना बनाते हैं, Organic solar cells हमारे लिए एक महत्वपूर्ण समाधान बन सकते हैं।
FAQs Section:
1. Organic solar cells क्या होते हैं?
Organic solar cells वे solar cells हैं जो कार्बन-आधारित सामग्रियों से बने होते हैं। ये पारंपरिक silicon या gallium arsenide की तुलना में हल्के और लचीले होते हैं।
2. इस अध्ययन का मुख्य उद्देश्य क्या था?
इस अध्ययन का मुख्य उद्देश्य यह समझना था कि प्रोटॉन irradiation की स्थिति में Organic solar cells का प्रदर्शन कैसे प्रभावित होता है और उनके प्रदर्शन में गिरावट के पीछे के कारण क्या हैं।
3. प्रोटॉन irradiation से Organic solar cells को क्या नुकसान होता है?
Organic solar cells में प्रोटॉन irradiation से electron traps बन जाते हैं, जो इलेक्ट्रॉनों को इकट्ठा करने में बाधा डालते हैं, जिससे उनकी दक्षता में कमी आती है।
4. क्या Organic solar cells को सुधारने के तरीके हैं?
हाँ, Organic solar cells को thermal annealing द्वारा सुधारा जा सकता है। इसके अलावा, researchers नए तरीकों की खोज कर रहे हैं जैसे कि electron traps को अन्य अणुओं से भरकर समस्या को खत्म करना।
5. क्या Organic solar cells अंतरिक्ष में प्रभावी हो सकते हैं?
इस अध्ययन के परिणाम बताते हैं कि Organic solar cells अंतरिक्ष में प्रभावी हो सकते हैं, खासकर यदि उन्हें प्रोटॉन irradiation के लिए डिज़ाइन किया जाए।
**Tags:**
Organic Solar Cells, University of Michigan, Solar Energy, Space Missions, Photovoltaics, Proton Irradiation, Renewable Energy, Advanced Materials.
