इंकजेट सौर सेल

इंकजेट सौर सेल कम व्यय, उच्च तकनीक विधियों द्वारा निर्मित ऐसा सौर सेल हैं जो अर्धचालक सामग्री और इलेक्ट्रोड को सौर सेल सबस्ट्रेट (सामग्री विज्ञान) पर रखने के लिए इंकजेट प्रिंटर का उपयोग करते हैं।

यह दृष्टिकोण न्यू साउथ वेल्स विश्वविद्यालय, ओरेगन स्टेट विश्वविद्यालय, मैसाचुसेट्स की तकनीकी संस्था, और सॉल टेक्नोलॉजीज सहित विभिन्न स्थानों पर स्वतंत्र रूप से विकसित किया जा रहा है।    सेल और अनुसंधान सेल दक्षता में तीव्र वृद्धि समाधान प्रक्रिया योग्य से प्रकृति के कारण, इंकजेट मुद्रित सौर सेल के विकास में रुचि है।

इतिहास
मुद्रित इलेक्ट्रॉनिक्स का प्रथम विषय 1903 में देखा गया था जब अल्बर्ट हैनसन ने प्रिंटेड वायर के लिए पेटेंट विकसित किया था। उसके पश्चात रेडियो ने प्रिंटेड इलेक्ट्रॉनिक्स के उद्योग को आगे बढ़ाया। अभी वर्तमान में प्रिंटेड इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग में इंकजेट प्रिंटर का उपयोग नहीं किया गया था। इसका कम व्यय और उपयोग के तन्यता के कारण उद्योग ने इंकजेट प्रिंटिंग की ओर बढ़ने का निर्णय लिया है। इनमें से एक का उपयोग इंकजेट सौर सेल है। इंकजेट प्रिंटर के साथ सौर सेल के निर्माण का प्रथम उदाहरण 2008 में कोणार्क द्वारा किया गया था। 2011 में ओरेगॉन स्टेट विश्वविद्यालय इंकजेट प्रिंटर का उपयोग करके कॉपर इंडियम गैलियम सेलेनाइड सौर सेल बनाने की विधि का आविष्कार करने में सक्षम थी। उसी वर्ष एमआईटी कागज पर इंकजेट प्रिंटर का उपयोग करके सौर सेल बनाने में सक्षम हुआ। सोलर सेल बनाने के लिए इंकजेट प्रिंटर का उपयोग अधिक नया है और अभी भी इस पर शोध किया जा रहा है। 2014 में, ओल्गा मैलिंकिविज़ ने सामग्री अनुसंधान सोसायटी फॉल मीटिंग के समय बोस्टन (यूएसए) में पेरोसाइट शीट्स के लिए अपनी इंकजेट प्रिंटिंग निर्माण प्रक्रिया प्रस्तुत की- जिसके लिए उन्हें मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी रिव्यू के इनोवेटर्स अंडर द्वारा 35 पुरस्कार प्राप्त हुए।

वे कैसे बनाये जाते हैं
सामान्यतः इंकजेट सौर सेल में इंकजेट प्रिंटर का उपयोग करके अर्धचालक सामग्री और इलेक्ट्रोड को सौर सेल सब्सट्रेट पर डालने के लिए बनाए जाते हैं। इंकजेट विधि का उपयोग करके कार्बनिक और अकार्बनिक दोनों प्रकार के सौर सेल बनाए जा सकते हैं। इंकजेट मुद्रित अकार्बनिक सौर सेल मुख्य रूप से कॉपर इंडियम गैलियम सेलेनाइड सौर सेल हैं। कार्बनिक सौर सेल बहुलक सौर सेल हैं। हाइब्रिड पेरोव्स्काइट सोलर सेल्स की इंकजेट प्रिंटिंग भी संभव है। स्याही का सबसे महत्वपूर्ण घटक कार्यात्मक सामग्री है: धातु नमक मिश्रण (CIGS), बहुलक फुलरीन मिश्रण (बहुलक सौर सेल) या मिश्रित कार्बनिक और अकार्बनिक लवण (पेरोसाइट सौर सेल) का अग्रदूत है। इन घटकों को उपयुक्त विलायक में मिश्रित कर दिया जाता है। उत्तम मुद्रण क्षमता और सब्सट्रेट पर द्रवीय रूप के लिए स्याही की चिपचिपाहट और सतह तनाव को प्रभावित करने के लिए अतिरिक्त घटकों को जोड़ा जा सकता है। स्याही कार्ट्रिज में निहित होती है जहां से इसे सब्सट्रेट पर स्थानांतरित किया जाता है जो भिन्न हो सकती है। मुद्रण सामान्यतः पीजोइलेक्ट्रिक ड्राइवर द्वारा पूर्ण किया जाता है, जिसे बूंदों को बाहर निकालने के लिए दबाव के पूर्व-निर्धारित पैटर्न को प्रारम्भ करने के लिए प्रोग्राम किया जाता है। अधिकांश स्थितियों में कार्यशील सौर सेल उत्पन्न करने के लिए कार्यात्मक सामग्रियों की कई परतें एक दूसरे के ऊपर एकत्र की जाती हैं। संपूर्ण मुद्रण प्रक्रिया परिवेशीय परिस्थितियों में की जा सकती है, चूँकि अधिकांश स्थितियों में अतिरिक्त ताप उपचार की आवश्यकता होती है। इंकजेट मुद्रित कार्बनिक सौर सेल की दक्षता के लिए महत्वपूर्ण कारक इंकजेट विलंबता समय, इंकजेट प्रिंटिंग टेबल तापमान और बहुलक दाता के रासायनिक गुणों का प्रभाव है।

लाभ
इंकजेट प्रिंटर के साथ सौर सेल को प्रिंट करने का मुख्य लाभ उत्पादन की कम व्यय है। यह अन्य विधियों की तुलना में अल्पमूल्य है क्योंकि इसमें वैक्यूम की आवश्यक नहीं होती है जिससे उपकरण अल्पमूल्य हो जाता है। इसके अतिरिक्त, स्याही कम व्यय वाली धातु नमक मिश्रण है जो सौर सेल की व्यय को कम करता है। अर्धचालक सामग्री को विस्तारित करने के लिए इंकजेट प्रिंटर का उपयोग करते समय वाष्प चरण एकत्र जैसी अन्य विधियों की तुलना में सामग्री का अधिक कम विनाश होता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि प्रिंटर कम विनाश के साथ त्रुटिहीन पैटर्न बनाने में सक्षम है। कुछ इंकजेट सौर सेल सामग्री कॉपर इंडियम गैलियम सेलेनाइड का उपयोग करते हैं जिसमें पारंपरिक सिलिकॉन सौर पैनलों की तुलना में अधिक सौर दक्षता होती है। कॉपर इंडियम गैलियम सेलेनाइड का उपयोग करने से इसमें कम अपशिष्ट होना अधिक महत्वपूर्ण हो जाता है, क्योंकि इसमें उपस्तिथ कुछ सामग्रियां कितनी दुर्लभ हैं। यह विधि पर्यावरण के अनुकूल भी है क्योंकि इसमें अन्य विधियों के जैसे सौर सेल तैयार करने के लिए जहरीले रसायनों के उपयोग की आवश्यकता नहीं होती है।

हानि
इंकजेट सौर सेल की दक्षता व्यावसायिक रूप से व्यवहार्य होने के लिए अधिक कम है। भले ही दक्षता उत्तम हो जाए, सौर सेल के लिए उपयोग की जाने वाली सामग्री समस्या हो सकती है। इंडियम इन सेल में उपयोग किया जाने वाला दुर्लभ पदार्थ है और हमारे वर्तमान उपयोग के अनुसार 15 वर्षों के भीतर समाप्त हो सकता है। अन्य समस्या मौसम प्रतिरोधी स्याही बनाना है जो कठोर परिस्थितियों में भी जीवित रह सके।

संभावित
पारंपरिक सौर सेल में फोटोवोल्टिक सामग्री रखने वाली सामग्री की व्यय सामान्यतः सामग्री से अधिक होती है। इंकजेट प्रिंटिंग से सौर सेल को कागज पर प्रिंट करना संभव है। इससे सौर सेल अधिक अल्पमूल्य हो जायेंगे और इन्हें लगभग कहीं भी लगाया जा सकेगा। पेपर थिन सोलर सेल या अंततः प्रत्यक्ष 3डी प्रिंटिग से ब्लाइंड्स, खिड़कियों और घर में लगभग कहीं भी सौर सेल बनाने की अनुमति मिलेगी। यह अधिक आशाजनक है और सौर ऊर्जा का भविष्य हो सकता है।

यह भी देखें
पेरोव्स्काइट सौर सेल

कॉपर इंडियम गैलियम सेलेनाइड

कार्बनिक सौर सेल