সোলার পেইন্ট: 8 টি ধাপ

2024 লেখক: John Day | [email protected]. সর্বশেষ পরিবর্তিত: 2024-01-30 08:01

একটি বিশেষ রং যা সূর্যের আলো থেকে সরাসরি বিদ্যুৎ উৎপাদন করে।

জৈব ফটোভোল্টাইকস (ওপিভি) সূর্যের আলো থেকে সরাসরি বিদ্যুৎ উৎপাদনে সক্ষম সস্তা লেপ হিসাবে প্রচুর সম্ভাবনা প্রদান করে। এই পলিমার মিশ্রণ সামগ্রীগুলি রোল-টু-রোল প্রক্রিয়াকরণ কৌশলগুলি ব্যবহার করে বৃহৎ অঞ্চলগুলিতে উচ্চ গতিতে মুদ্রিত হতে পারে, প্রতিটি ছাদ এবং কম খরচে ফটোভোলটাইক সহ অন্যান্য উপযুক্ত বিল্ডিং পৃষ্ঠের লেপ দেওয়ার দৃষ্টি আকর্ষণ করে।

ধাপ 1: মিনিমালসন প্রক্রিয়ার মাধ্যমে এনপিগুলির সংশ্লেষণ

ন্যানো পার্টিকেল ফ্যাব্রিকেশন পদ্ধতি আল্ট্রাসাউন্ড শক্তি ব্যবহার করে একটি আল্ট্রাসাউন্ড হর্নের মাধ্যমে বিক্রিয়া মিশ্রণে ertedোকানো একটি মিনিমালসন তৈরি করে (উপরের চিত্র)। আল্ট্রাসাউন্ড হর্ন উচ্চ শিয়ার বল প্রয়োগ করে সাব-মাইক্রোমিটার ফোঁটা গঠন সম্ভব করে তোলে। একটি তরল জলীয় সারফ্যাক্ট্যান্ট-ধারণকারী ফেজ (পোলার) ক্লোমোফর্ম (নন-পোলার) দ্রবীভূত পলিমারের একটি জৈব ফেজের সাথে একত্রিত হয়ে একটি ম্যাক্রোইমালসন তৈরি করে, তারপর একটি মিনিমালসন তৈরির জন্য আল্ট্রাসনিকেটেড হয়। পলিমার ক্লোরোফর্ম ফোঁটা একটি জলীয় ক্রমাগত পর্যায় সহ বিচ্ছুরিত পর্যায় গঠন করে। এটি পলিমার ন্যানো পার্টিকেল তৈরির জন্য সাধারণ পদ্ধতির একটি পরিবর্তন যেখানে ছড়িয়ে ছিটিয়ে থাকা পর্যায়টি ছিল তরল মনোমার।

মিনিমালসিফিকেশনের পরপরই, দ্রাবকটি বাষ্পীভবনের মাধ্যমে ছড়িয়ে পড়া ফোঁটা থেকে সরানো হয়, পলিমার ন্যানো পার্টিকেলগুলি ছেড়ে যায়। জলীয় পর্যায়ে সারফ্যাক্ট্যান্টের প্রাথমিক ঘনত্ব পরিবর্তন করে চূড়ান্ত ন্যানো পার্টিকেল আকার পরিবর্তন করা যেতে পারে।

ধাপ 2: বৃষ্টিপাতের পদ্ধতিগুলির মাধ্যমে NPs এর সংশ্লেষণ

মিনিমালসন পদ্ধতির বিকল্প হিসাবে, বৃষ্টিপাতের কৌশলগুলি দুর্বল দ্রাব্যতার দ্বিতীয় দ্রাবকের মধ্যে সক্রিয় পদার্থের দ্রবণের ইনজেকশনের মাধ্যমে অর্ধপরিবাহী পলিমার ন্যানো পার্টিকেল উৎপাদনের একটি সহজ পথ প্রস্তাব করে।

যেমন, সংশ্লেষণ দ্রুত হয়, সারফ্যাক্ট্যান্ট ব্যবহার করে না, ন্যানো পার্টিকেল সংশ্লেষণ পর্যায়ে গরম করার প্রয়োজন হয় না (এবং সেইজন্য, ন্যানো পার্টিকেলগুলির কোন প্রি-ফ্যাব্রিকেশন অ্যানিলিং নেই) এবং সহজেই বড় আকারের উপাদান সংশ্লেষণের জন্য বাড়ানো যেতে পারে। সাধারণভাবে, বিচ্ছুরণগুলি কম স্থিতিশীলতা দেখিয়েছে এবং ভিন্ন রচনার কণার অগ্রাধিকারগত বৃষ্টিপাতের কারণে দাঁড়িয়ে থাকার পরে একটি গঠনগত পরিবর্তন প্রদর্শন করে। যাইহোক, বৃষ্টিপাতের পদ্ধতিটি সক্রিয় মুদ্রণ প্রক্রিয়ার অংশ হিসাবে ন্যানো পার্টিকেল সংশ্লেষণকে অন্তর্ভুক্ত করার সুযোগ দেয়, যেখানে প্রয়োজন হিসাবে কণা তৈরি করা হয়। উপরন্তু, Hirsch এট আল। দেখিয়েছেন যে ক্রমাগত দ্রাবক স্থানচ্যুতি দ্বারা, উল্টানো কোর-শেল কণা সংশ্লেষণ করা সম্ভব যেখানে কাঠামোগত বিন্যাস উপকরণের অন্তর্নিহিত পৃষ্ঠ শক্তির বিপরীতে।

ধাপ 3: PFB: F8BT Nanoparticulate Organic Photovoltaic (NPOPV) Material System

PFB- এর বিদ্যুৎ রূপান্তরের দক্ষতার প্রাথমিক পরিমাপ: সৌর আলোকসজ্জার অধীনে F8BT ন্যানো পার্টিকেল ডিভাইসগুলি একটি Jsc = 1 × 10 −5 A cm^−2 এবং Voc = 1.38 V সহ ডিভাইসগুলি রিপোর্ট করেছে, যা (একটি সেরা অনুমান আননিয়েলড ফিল ফ্যাক্টর (FF) বাল্ক ব্লেন্ড ডিভাইস থেকে 0.28) 0.004%এর PCE এর সাথে মিলে যায়।

PFB এর একমাত্র অন্যান্য ফোটোভোলটাইক পরিমাপ: F8BT ন্যানো পার্টিকেল ডিভাইসগুলি ছিল বহিরাগত কোয়ান্টাম দক্ষতা (EQE) প্লট। PFB: F8BT ন্যানো পার্টিকেল থেকে গড়া মাল্টিলেয়ারড ফটোভোলটাইক ডিভাইস, যা এই পলিফ্লুরিন ন্যানো পার্টিকেল উপকরণের জন্য পরিলক্ষিত সর্বোচ্চ শক্তি রূপান্তর দক্ষতা প্রদর্শন করে।

এই বর্ধিত কর্মক্ষমতা পলিমার ন্যানো পার্টিকেলের পৃথক উপাদানগুলির পৃষ্ঠের শক্তির নিয়ন্ত্রণ এবং পলিমার ন্যানো পার্টিকেল স্তরগুলির পোস্ট-ডিপোজিশন প্রসেসিংয়ের মাধ্যমে অর্জন করা হয়েছিল। উল্লেখযোগ্যভাবে, এই কাজটি দেখিয়েছে যে গড়া ন্যানোপার্টিকুলেট জৈব ফোটোভোলটাইক (এনপিওপিভি) ডিভাইসগুলি স্ট্যান্ডার্ড ব্লেন্ড ডিভাইসের চেয়ে বেশি দক্ষ ছিল (চিত্র পরে)।

ধাপ 4: চিত্র

ন্যানো পার্টিকেল এবং বাল্ক হেটারোজংশন ডিভাইসের বৈদ্যুতিক বৈশিষ্ট্যের তুলনা। (a) পাঁচ-স্তরের PFB- এর জন্য বর্তমান ঘনত্ব বনাম ভোল্টেজের বৈচিত্র: F8BT (poly (9, 9-dioctylfluorene-co-N, N'-bis (4-butylphenyl) -N, N'-diphenyl-1, 4-phenylenediamine) (PFB); poly (9, 9-dioctylfluorene-co-benzothiadiazole (F8BT)) nanoparticulate (ভরাট বৃত্ত) এবং একটি বাল্ক হেটারোজংশন (খোলা বৃত্ত) ডিভাইস; (খ) বহিরাগত কোয়ান্টাম দক্ষতার বৈচিত্র । পাঁচ স্তরের PFB- এর জন্য তরঙ্গদৈর্ঘ্য: F8BT ন্যানোপার্টিকুলেট (ভরা বৃত্ত) এবং একটি বাল্ক হেটারোজংশন (খোলা বৃত্ত) ডিভাইস। এছাড়াও দেখানো হয়েছে (ড্যাশড লাইন) হল ন্যানোপার্টিকুলেট ফিল্ম ডিভাইসের EQE প্লট।

পলিফ্লোরিন মিশ্রিত জলীয় পলিমার ন্যানো পার্টিকেল (এনপি) বিচ্ছুরণের উপর ভিত্তি করে ওপিভি ডিভাইসে Ca এবং আল ক্যাথোড (সবচেয়ে সাধারণ ইলেক্ট্রোড উপকরণগুলির মধ্যে দুটি) এর প্রভাব। তারা দেখিয়েছে যে PFB: Al এবং Ca/Al ক্যাথোড সহ F8BT NPOPV ডিভাইসগুলি গুণগতভাবে খুব অনুরূপ আচরণ প্রদর্শন করে, আল এর জন্য ~ 0.4% এবং Ca/Al এর জন্য ~ 0.8% এর সর্বোচ্চ PCE সহ, এবং এর জন্য একটি স্বতন্ত্র অপ্টিমাইজড বেধ রয়েছে এনপি ডিভাইস (পরবর্তী চিত্র)। অনুকূল বেধ হল পাতলা ছায়াছবির [,২,] মেরামত ও ত্রুটি পূরণের প্রতিযোগিতামূলক শারীরিক প্রভাব এবং মোটা ছায়াছবিতে স্ট্রেস ক্র্যাকিংয়ের ফল।

এই ডিভাইসগুলির মধ্যে সর্বোত্তম স্তর বেধটি ক্র্যাক্টিং ক্র্যাকিং বেধ (সিসিটি) এর সাথে মিলে যায় যার উপরে স্ট্রেস ক্র্যাকিং হয়, যার ফলে কম শান্ট প্রতিরোধ এবং ডিভাইসের কর্মক্ষমতা হ্রাস পায়।

ধাপ 5: চিত্র

PFB- এর জন্য জমা স্তরগুলির সংখ্যার সঙ্গে পাওয়ার রূপান্তর দক্ষতার (PCE) বৈচিত্র্য: F8BT ন্যানো পার্টিকুলেট জৈব ফোটোভোলটাইক (NPOPV) ডিভাইসগুলি একটি আল ক্যাথোড (ভরা বৃত্ত) এবং একটি Ca/Al ক্যাথোড (খোলা বৃত্ত) দিয়ে গড়া। চোখকে পথ দেখানোর জন্য বিন্দু এবং ড্যাশযুক্ত লাইন যুক্ত করা হয়েছে। প্রতিটি সংখ্যক স্তরের জন্য ন্যূনতম দশটি ডিভাইসের বৈচিত্র্যের উপর ভিত্তি করে একটি গড় ত্রুটি নির্ধারণ করা হয়েছে।

সুতরাং, F8BT ডিভাইসগুলি সংশ্লিষ্ট BHJ কাঠামোর তুলনায় এক্সিটন বিচ্ছিন্নতা বাড়ায়। তদুপরি, Ca/Al ক্যাথোড ব্যবহারের ফলে ইন্টারফেসিয়াল গ্যাপ স্টেটস তৈরি হয় (পরে চিত্র), যা এই ডিভাইসগুলিতে PFB দ্বারা উত্পন্ন চার্জের পুনbসংযোগ হ্রাস করে এবং একটি অনুকূলিত BHJ ডিভাইসের জন্য প্রাপ্ত স্তরে ওপেন সার্কিট ভোল্টেজ পুনরুদ্ধার করে, যার ফলে একটি PCE 1%এর কাছাকাছি চলে আসে।

ধাপ 6: চিত্র

PFB- এর জন্য শক্তি স্তরের চিত্র: ক্যালসিয়ামের উপস্থিতিতে F8BT ন্যানো পার্টিকেল। (ক) ক্যালসিয়াম ন্যানো পার্টিকেল পৃষ্ঠের মাধ্যমে ছড়িয়ে পড়ে; (b) ক্যালসিয়াম PFB- সমৃদ্ধ শেল ডোপ করে, ফাঁক অবস্থা তৈরি করে। ক্যালসিয়াম উৎপাদিত ফাঁক অবস্থা থেকে ইলেকট্রন স্থানান্তর ঘটে; (গ) পিএফবি -তে উৎপন্ন একটি এক্সিটন ডোপেড পিএফবি উপাদান (পিএফবি*) -এর কাছে আসে এবং একটি গর্ত ভরাট ফাঁক অবস্থায় স্থানান্তরিত হয়, যা আরও বেশি শক্তিশালী ইলেকট্রন উৎপন্ন করে; (d) F8BT- এ উৎপন্ন একটি এক্সিটন থেকে উচ্চতর শক্তি PFB সর্বনিম্ন অনাবৃত আণবিক কক্ষপথ (LUMO) অথবা ভরাট নিম্ন শক্তি PFB* LUMO- এ ইলেকট্রন স্থানান্তর বাধাগ্রস্ত হয়।

জল-বিচ্ছুরিত P3HT থেকে তৈরি NP-OPV ডিভাইস: PCBM ন্যানো পার্টিকেল যা 1.30% শক্তি রূপান্তর দক্ষতা (PCEs) এবং 35% সর্বোচ্চ বহিরাগত কোয়ান্টাম দক্ষতা (EQE) প্রদর্শন করে। যাইহোক, PFB: F8BT NPOPV সিস্টেমের বিপরীতে, P3HT: PCBM NPOPV ডিভাইসগুলি তাদের বাল্ক হেটারোজংশন প্রতিপক্ষের তুলনায় কম দক্ষ ছিল। স্ক্যানিং ট্রান্সমিশন এক্স-রে মাইক্রোস্কোপি (এসটিএক্সএম) প্রকাশ করে যে সক্রিয় স্তরটি একটি অত্যন্ত কাঠামোগত এনপি রূপবিজ্ঞান বজায় রাখে এবং একটি তুলনামূলকভাবে বিশুদ্ধ PCBM কোর এবং একটি মিশ্রিত P3HT: PCBM শেল (পরবর্তী চিত্র) সমন্বিত কোর-শেল NPs ধারণ করে। যাইহোক, annealing উপর, এই NPOPV ডিভাইস ব্যাপক পর্যায়ে বিভাজন এবং ডিভাইসের কর্মক্ষমতা একটি অনুরূপ হ্রাস সহ্য করে। প্রকৃতপক্ষে, এই কাজটি annealed P3HT: PCBM OPV ডিভাইসগুলির নিম্ন দক্ষতার জন্য একটি ব্যাখ্যা প্রদান করেছে, যেহেতু NP ফিল্মের তাপ প্রক্রিয়াকরণের ফলে গ্রস ফেজ বিভাজন সহ একটি কার্যকরভাবে "ওভার-অ্যানিল্ড" কাঠামো হয়, এইভাবে চার্জ উৎপাদন এবং পরিবহন ব্যাহত হয়।

ধাপ 7: NPOPV পারফরম্যান্সের সারাংশ

গত কয়েক বছরে রিপোর্ট করা NPOPV ডিভাইসের পারফরম্যান্সের সারসংক্ষেপ উপস্থাপন করা হয়েছে

টেবিল। টেবিল থেকে এটা স্পষ্ট যে NPOPV ডিভাইসের কর্মক্ষমতা নাটকীয়ভাবে বৃদ্ধি পেয়েছে, মাত্রার তিনটি আদেশ বেড়ে যাওয়ার সাথে।

ধাপ 8: উপসংহার এবং ভবিষ্যতের দৃষ্টিভঙ্গি

জলভিত্তিক NPOPV আবরণগুলির সাম্প্রতিক উন্নয়ন স্বল্পমূল্যের OPV ডিভাইসের উন্নয়নে একটি দৃষ্টান্ত পরিবর্তনের প্রতিনিধিত্ব করে। এই পদ্ধতি একই সাথে রূপকথার নিয়ন্ত্রণ প্রদান করে এবং যন্ত্র উৎপাদনে উদ্বায়ী জ্বলনযোগ্য দ্রাবকের প্রয়োজনীয়তা দূর করে; বর্তমান OPV ডিভাইস গবেষণার দুটি মূল চ্যালেঞ্জ। প্রকৃতপক্ষে, একটি জল-ভিত্তিক সৌর পেইন্টের বিকাশ বিদ্যমান প্রিন্টিং সুবিধা ব্যবহার করে বৃহৎ এলাকা ওপিভি ডিভাইসগুলি ছাপানোর চমকপ্রদ সম্ভাবনা প্রদান করে। অধিকন্তু, এটি ক্রমবর্ধমানভাবে স্বীকৃত যে জল ভিত্তিক মুদ্রণযোগ্য OPV সিস্টেমের উন্নয়ন অত্যন্ত সুবিধাজনক হবে এবং ক্লোরিনযুক্ত দ্রাবকগুলির উপর ভিত্তি করে বর্তমান বস্তুগত ব্যবস্থাগুলি বাণিজ্যিক স্কেল উৎপাদনের জন্য উপযুক্ত নয়। এই পর্যালোচনায় বর্ণিত কাজটি দেখায় যে নতুন NPOPV পদ্ধতিটি সাধারণত প্রযোজ্য এবং NPOPV ডিভাইস PCEs জৈব দ্রাবক থেকে তৈরি ডিভাইসের সাথে প্রতিযোগিতামূলক হতে পারে। যাইহোক, এই অধ্যয়নগুলিও প্রকাশ করে যে, বস্তুগত দৃষ্টিকোণ থেকে, এনপিগুলি জৈব দ্রাবক থেকে তৈরি পলিমার মিশ্রণের থেকে সম্পূর্ণ ভিন্ন আচরণ করে। কার্যকরীভাবে, NPs একটি সম্পূর্ণ নতুন উপাদান সিস্টেম, এবং যেমন, জৈব ভিত্তিক OPV ডিভাইসের জন্য শেখা OPV ডিভাইস তৈরির পুরানো নিয়ম আর প্রযোজ্য নয়। পলিফ্লুরিন মিশ্রণের উপর ভিত্তি করে এনপিওপিভির ক্ষেত্রে, এনপি আকারবিজ্ঞানের ফলে ডিভাইসের দক্ষতা দ্বিগুণ হয়। যাইহোক, পলিমারের জন্য: ফুলিরিন মিশ্রণ (উদা, P3HT: PCBM এবং P3HT: ICBA), NP ছায়াছবিতে রূপবিজ্ঞান গঠন অত্যন্ত জটিল, এবং অন্যান্য কারণগুলি (যেমন কোর ডিফিউশন) আধিপত্য বিস্তার করতে পারে, যার ফলে অপটিমাইজড ডিভাইসের কাঠামো এবং দক্ষতা বৃদ্ধি পায়। এই উপকরণের জন্য ভবিষ্যতের দৃষ্টিভঙ্গি অত্যন্ত আশাব্যঞ্জক, পাঁচ বছরেরও কম সময়ে ডিভাইসের দক্ষতা 0.004% থেকে 4% বেড়েছে। বিকাশের পরবর্তী পর্যায়ে এনপি কাঠামো এবং এনপি ফিল্মের রূপবিজ্ঞান নির্ধারণের প্রক্রিয়াগুলি এবং কীভাবে এটি নিয়ন্ত্রণ এবং অপ্টিমাইজ করা যায় তা বোঝা জড়িত হবে। আজ পর্যন্ত, ন্যানোস্কেলে ওপিভি সক্রিয় স্তরগুলির রূপবিজ্ঞান নিয়ন্ত্রণ করার ক্ষমতা এখনও উপলব্ধি করা যায়নি। যাইহোক, সাম্প্রতিক কাজ দেখায় যে এনপি উপকরণ প্রয়োগ এই লক্ষ্য অর্জনের অনুমতি দিতে পারে।