විදු නැන නුවණ – Science Literacy for All

කළු සිලිකන් සූර්ය කෝෂවලින් වාර්තාගත කාර්යක්ෂමතාවක්

ස්ඵටික සිලිකොන් සූර්ය කෝෂ දැන් කලක් තිස්සේ පවතින්නකි. සාමාන්‍ය ජනතාවගේ නිවාස මුදුන්වල සිට ගුවන් තොටුපළවල වහලවල ඒවායේ නීල වර්ණ දිස්නය දැක ගත හැකිය. ඒවා මුලින්ම කරළියට පැමිණි 1954 කාලයේ සිට මේ වන විට එවායේ නිෂ්පාදන කලාව මෙන්ම ක‍්‍රමයද බෙහෙවින් පරිණත භාවයට පැමිණ ඇත. එම පරිණතභාවය කොපමණද කීවොත් ඒවායේ කාර්යක්ෂමතාව වර්තමානයේ පවතින 20-25% වඩා දැඩිව වෙනසක් ඇති වෙතැයි විශේෂඥයෝ බොහෝ දෙනෙක් අපේක්ෂෘ නොකරති.

මෙම හේතුව නිසා, ෆොසිල ඉන්ධනවලට සම මට්ටමක නිෂ්පාදන වියදම තබා ගනිමින් අඩු පිරිවැයකින් ඒ හා සමාන මට්ටමේ කාර්යක්ෂමතාවක් කරා ළං විය යුතු බවට නව ප‍්‍රකාශවෝල්ටීය මෝස්තර කෙරෙහි  පීඩනයක් එල්ලවේ. මේ සම්බන්ධ මහා ඉදිරි පියවරක් තබමින් පින්ලන්තය හා ස්පාඤ්ඤ විද්‍යාඥයන්ගේ එකතුවකින් වාර්තාගත 22.1% කාර්යක්ෂමතාවයකින් යුත් කළු සිලිකොන් සූර්ය කෝෂ නිපදවීමේ ප‍්‍රයත්නයක යෙදේ. ස්ඵටික සූර්ය කෝෂවල මෙකී වඩාත් කලූ, දැඩි සේ ආලෝකය අවශෝෂණය කරන සූර්ය කෝෂ නිපදවීම වියදම් අඩු විය යුතු අතර දැන් වාණිජ වශයෙන් තරඟකාරී වීමට තරම් ප‍්‍රමාණවත් මට්ටමක කාර්යක්ෂමතාවක් ඇත.

සම්ප‍්‍රදායානුකූල සූර්ය කෝෂවලට වඩා කළු සිලිකොන් කෝෂවල අවශෝෂණ හැකියාව වැඩි බව කලක් තිස්සේ දැන සිටි කරුණකි. සිලිකොන් පරමාණුවල ක‍්‍රමවත් දැලිසකින් (ගරාදියකින්) ස්ඵටික සිලිකොන් සෑදෙන අතර ඉන් අවශෝෂණය වන ආලෝකය අඩු කෙරෙන සුසිනිදු එමෙන්ම පරාවර්තනය වැඩි මතුපිටක් ලබාදේ. ආලෝකය අවශෝෂණය ප්‍රමාණවත් මට්ටමක තබා ගනු වස් සිලිකන් ඩයොක්සයිඞ් හෝ ටයිටේනියම් ඔක්සයිඞ් වැනි ප‍්‍රතිපරාවර්තන ආලේපන මතුපිටට යෙදිය යුතුවේ. එම හේතුවෙන් නිෂ්පාදන වියදම වැඩිවී සෑම කිලෝවට් පැයකට යන වියදම ඉහළ යවයි.

මෙයට ප‍්‍රතිවිරුද්ධව, සුසිනිදු ස්ඵටික සිලිකොන් කෝෂයක මතුපිට අධිශක්ති ලේසර ස්පන්දන විවර්ෂණය කිරීමෙන් කෝෂයෙහි කණ්ණාඩියක් බඳු මතුපිට අනිවාර්යයෙන්ම නැනෝ පරිමානයේ යෂ්ටි, කේතු හා කූරූවල කලවමක් බවට පත්වේ. මේවා දිස්වන්නේ රුක් හෝ කුළුණු මෙනි.(පහත චිත්‍රය බලන්න)

silicon_2_1

මෙම අක‍්‍රමවත් පාලනයකින් තොර  හැඩය ද්‍රව්‍යයෙහි වාසිදායක තත්ත්වය මෙන්ම එහි විනාශය ද වේ. ද්‍රව්‍ය ප‍්‍රශස්ත අයුරින් ආලෝකය  අවශෝෂණය කරන්නේ පෝටෝන (photons) මතුපිටට ලම්බකව පැමිණිවිට  නිසා ස්ඵටික සිලිකෝන් ආලෝකය හොඳින් අවශෝෂණය කරන්නේ සූර්යයා අහසේ මුදුන් වූ විට පමණකි. මීට ප‍්‍රතිවිරුද්ධව කළු සිලිකෝන් කෝෂයක ඇත්තේ තරන්ගනය කල(undulating) හෙවත් රැළි සහිත මතුපිට  නිසා කෝණ ගණනාවකින්ම ආලෝකය අවශෝෂණය කළ හැකිවේ. අනික, පරාවර්තිත ආළෝකයක් වෙතොත් එය තවත් නැනෝ ව්‍යුහයක් වෙත යාමේ හැකියාව ඇති නිසා ඉන් පිටව යාමට පෙර අවශෝෂණය වීමේ හොඳ අවස්ථාවක් සැලසේ. මෙය විශාල වාසියකි.  වහලක් මත ඇති ස්ඵටික කළු සිලිකොන් සූර්ය කෝෂයකට මුළු දවස පුරාවටම සූර්යයා අහසේ ගමන් කරද්දී ආලෝකය අවශෝෂණය කර ගත හැකිවේ. මීට අමතරව, පරාවර්තනය අවම කිරීම පිණිස ප‍්‍රතිපරාවර්තන ආකල්පයක් අවශ්‍ය නොවන නිසා කළු සිලිකොන් සෛල නිෂ්පාදනය ලාභදායීය.

කෙසේ වෙතත්, නැනෝ ව්‍යුහගත හැඩයෙන් අවශෝෂණය වර්ධනය කළ හැකි වුවද ඒ සඳහා යම් කැපවීමක් කළ යුතු වේ. අක‍්‍රමික මතුපිට හේතුවෙන් ඉලෙක්ට්‍රෝන හිර වී විවර —  (ප‍්‍රභා සැකැබුණු ඉලෙක්ට්‍රෝන මගින් අන්හැර දමනු ලැබූ විවර ධනාරෝපිත අංශුව) සමග ප‍්‍රතිසංයෝජනය වේ. මේ ආකාර ප‍්‍රතිසංයෝජන පෘෂ්ඨ වර්ගඵලය වැඩි කරයි. කළු සිලිකන්වල පෘෂ්ඨ වර්ග ඵලය විශාලය.  ඉලෙක්ට්‍රෝන ලෙස හිරවීම නිසා පිටස්තර පරිපරථයට පැනගෙන ශක්තිය නිපදවීමට නොහැකිවීම හේතුවෙන් කළු සිලිකන් සූර්ෂ කෝෂවල කාර්යක්ෂමතාව බෙහෙවින් සීමා කරයි. කෙසේ වෙතත්, මේ ගැටලූවට පිළියමක් සොයා ගැනීමට විද්‍යාඥයෝ සමත්ව සිටිති.

ඉලෙක්ට්‍රෝන මෙලෙස හිරවීමේ ගැටලූව හඳුනාගත් ඔවුහු කළු සිලිකොන් කෝෂ මත තුනී අලූමිනියම් ඔක්සයිඞ් පටලයක් ඇතුරූහ. මෙය ඉලෙක්ට්‍රෝන හිරවෙන ස්ථාන බහුතරයක් ඉවත් කිරීමට මග පාදන අතර ද්‍රව්‍යයේ අවශෝෂණ ගුණයට බලපෑමක් නොකරන පරිවාරකයකි. මේ කි‍්‍රයාදාමයන් කළු සිලිකොන් සූර්ය කෝෂවලට 22.1%ක කාර්යක්ෂමතාවක් ලබාදෙයි. උදෑසන හා සන්ධ්‍යාවේද හිරු එළිය බලශක්තිය නිපදවීමට මේ ක‍්‍රමයෙන් හැකියාව ලැබීමද තවත් වාසියකි.

natcore-black-silicon-solar-cell-panel

වෙනත් වර්ගවල සූර්ය කෝෂ ගැන ද පර්යේෂණ පැවැත්වෙන අතර මෙම නව අත්හදාබැලීමේ විශේෂත්වය වන්නේ එය පරීක්ෂණාගාරයේ සිට ඉක්මණින්ම වාණිජ මට්ටමේ භාවිතයට යොදා ගත හැකි වීමයි. මෙවැනි සොයා ගැනීම් සෑම විටම අලූත් අපේක්ෂාවන් ඇති කරයි. අපගේ බලශක්ති කෑදර ශිෂ්ඨාචාරයට සූර්ය කෝෂ වැඩිකල් නොගොසින්ම ප‍්‍රමුඛ බලශක්ති ප‍්‍රභවයක් බවට පත්වීමේ හැකියාව ඇත.

 

Suitable(Nature Education) හී Back in black: record efficiency for black-silicon solar cells ලිපිය ඇසුරෙනි

ප්‍රතිචාරයක් ලබාදෙන්න

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

ඔබ අදහස් දක්වන්නේ ඔබේ WordPress.com ගිණුම හරහා ය. පිට වන්න / වෙනස් කරන්න )

Twitter picture

ඔබ අදහස් දක්වන්නේ ඔබේ Twitter ගිණුම හරහා ය. පිට වන්න / වෙනස් කරන්න )

Facebook photo

ඔබ අදහස් දක්වන්නේ ඔබේ Facebook ගිණුම හරහා ය. පිට වන්න / වෙනස් කරන්න )

Google+ photo

ඔබ අදහස් දක්වන්නේ ඔබේ Google+ ගිණුම හරහා ය. පිට වන්න / වෙනස් කරන්න )

Basic HTML is allowed. Your email address will not be published.

Subscribe to this comment feed via RSS

%d bloggers like this: