इंकजेट सौर सेल

इंकजेट सौर सेल सौर सेल हैं जो कम लागत, उच्च तकनीक विधियों द्वारा निर्मित होते 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 सहित विभिन्न स्थानों पर स्वतंत्र रूप से विकसित किया जा रहा है, ओरेगन स्टेट यूनिवर्सिटी, मैसाचुसेट्स की तकनीकी संस्था, और सॉल टेक्नोलॉजीज Perovskite सौर कोशिकाओं की उपस्थिति, और अनुसंधान सेल दक्षता में उनकी तेजी से वृद्धि के बाद से इंकजेट मुद्रित सौर कोशिकाओं के विकास में नए सिरे से रुचि है, उनके समाधान प्रक्रिया योग्य होने की प्रकृति के कारण।

इतिहास
मुद्रित इलेक्ट्रॉनिक्स का पहला मामला 1903 में देखा गया था जब अल्बर्ट हैनसन ने प्रिंटेड वायर के लिए पेटेंट फाइल किया था। उसके बाद रेडियो ने प्रिंटेड इलेक्ट्रॉनिक्स के उद्योग को आगे बढ़ाया। अभी हाल तक प्रिंटेड इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग में इंकजेट प्रिंटर का उपयोग नहीं किया गया था। उद्योग ने इसकी कम लागत और उपयोग के लचीलेपन के कारण इंकजेट प्रिंटिंग की ओर बढ़ने का निर्णय लिया है। इनमें से एक इंकजेट सौर सेल का उपयोग किया जाता है। इंकजेट प्रिंटर के साथ सौर सेल के निर्माण का पहला उदाहरण 2008 में कोणार्क द्वारा दिया गया था। 2011 में ओरेगन स्टेट यूनिवर्सिटी इंकजेट प्रिंटर का उपयोग करके कॉपर इंडियम गैलियम सेलेनाइड सौर कोशिकाओं को बनाने का एक तरीका खोजने में सक्षम था। उसी वर्ष MIT कागज पर एक इंकजेट प्रिंटर का उपयोग करके एक सौर सेल बनाने में सक्षम हुआ। सोलर सेल बनाने के लिए इंकजेट प्रिंटर का उपयोग बहुत नया है और अभी भी इस पर शोध किया जा रहा है। 2014 में, ओल्गा मालिंक्यूविज़ ने सामग्री अनुसंधान सोसायटी फॉल मीटिंग के दौरान बोस्टन (यूएसए) में पेरोसाइट शीट्स के लिए अपनी इंकजेट प्रिंटिंग निर्माण प्रक्रिया प्रस्तुत की - जिसके लिए उन्हें मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी टेक्नोलॉजी रिव्यू के इनोवेटर्स अंडर 35 अवार्ड मिला।

वे कैसे बनते हैं
सामान्य इंकजेट सौर कोशिकाओं में एक सौर सेल सब्सट्रेट पर सेमीकंडक्टर सामग्री और इलेक्ट्रोड डालने के लिए एक इंकजेट प्रिंटर का उपयोग करके बनाया जाता है। इंकजेट पद्धति 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 पेरोसाइट सोलर सेल्स की इंकजेट प्रिंटिंग भी संभव है। स्याही का सबसे महत्वपूर्ण घटक कार्यात्मक सामग्री है: एक धातु नमक मिश्रण (CIGS), एक बहुलक फुलरीन मिश्रण (बहुलक सौर सेल) या मिश्रित कार्बनिक और अकार्बनिक लवण (पेरोसाइट सौर सेल) का अग्रदूत। इन घटकों को एक उपयुक्त विलायक में घोल दिया जाता है। बेहतर मुद्रण क्षमता और सब्सट्रेट पर गीलापन के लिए स्याही की चिपचिपाहट और सतह तनाव को प्रभावित करने के लिए अतिरिक्त घटकों को जोड़ा जा सकता है। स्याही एक कार्ट्रिज में निहित होती है जहां से इसे एक सब्सट्रेट पर स्थानांतरित किया जाता है जो भिन्न हो सकता है। मुद्रण आमतौर पर एक पीजोइलेक्ट्रिक ड्राइवर द्वारा प्रिंटहेड के नोजल में पूरा किया जाता है, जिसे बूंदों को बाहर निकालने के लिए दबाव के पूर्व-निर्धारित पैटर्न को लागू करने के लिए प्रोग्राम किया जाता है। ज्यादातर मामलों में कार्यशील सौर सेल उत्पन्न करने के लिए कार्यात्मक सामग्रियों की कई परतें एक दूसरे के ऊपर जमा की जाती हैं। पूरी छपाई प्रक्रिया परिवेशी परिस्थितियों में की जा सकती है, हालांकि ज्यादातर मामलों में और गर्मी उपचार की आवश्यकता होती है। इंकजेट मुद्रित कार्बनिक सौर कोशिकाओं की दक्षता के लिए महत्वपूर्ण कारक इंकजेट विलंबता समय, इंकजेट प्रिंटिंग टेबल तापमान और बहुलक दाता के रासायनिक गुणों का प्रभाव है।

लाभ
एक इंकजेट प्रिंटर के साथ सौर सेल को प्रिंट करने का मुख्य लाभ उत्पादन की कम लागत है। यह अन्य विधियों की तुलना में सस्ता है क्योंकि कोई खालीपन  आवश्यक नहीं है जो उपकरण को सस्ता बनाता है। इसके अलावा, स्याही कम लागत वाला धातु नमक मिश्रण है जो सौर कोशिकाओं की लागत को कम करता है। सेमीकंडक्टर सामग्री डालने के लिए इंकजेट प्रिंटर का उपयोग करते समय वाष्प चरण जमाव जैसी अन्य विधियों की तुलना में सामग्री की बहुत कम बर्बादी होती है। ऐसा इसलिए है क्योंकि प्रिंटर थोड़े से कचरे के साथ सटीक पैटर्निंग 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 कुछ सामग्री कितनी दुर्लभ है, इसके कारण थोड़ा अपशिष्ट होना बहुत महत्वपूर्ण है। यह विधि पर्यावरण के अनुकूल भी है क्योंकि अन्य विधियों की तरह इसमें सौर सेल तैयार करने के लिए जहरीले रसायनों के उपयोग की आवश्यकता नहीं होती है।

नुकसान
व्यावसायिक रूप से व्यवहार्य होने के लिए इंकजेट सौर कोशिकाओं की दक्षता बहुत कम है। भले ही दक्षता बेहतर हो जाती है, सौर कोशिकाओं के लिए उपयोग की जाने वाली सामग्री एक समस्या हो सकती है। इंडियम एक दुर्लभ सामग्री है जिसका उपयोग इन कोशिकाओं में किया जाता है और हमारे वर्तमान उपयोग के अनुसार 15 वर्षों के भीतर समाप्त हो सकता है। एक अन्य समस्या मौसम प्रतिरोधी स्याही का निर्माण कर रही है जो कठोर परिस्थितियों में जीवित रह सकती है।

संभावित
पारंपरिक सौर कोशिकाओं में फोटोवोल्टिक सामग्री रखने वाली सामग्री आम तौर पर सामग्री की तुलना में अधिक खर्च होती है। इंकजेट प्रिंटिंग से सौर सेल को कागज पर प्रिंट करना संभव है। इससे सौर सेल बहुत सस्ते होंगे और लगभग कहीं भी रखे जा सकेंगे। पेपर थिन सोलर सेल या अंततः डायरेक्ट 3 डी प्रिंटिग ब्लाइंड्स, खिड़कियों, पर्दों और घर में लगभग कहीं भी सोलर सेल बनाने की अनुमति देगा। यह बहुत आशाजनक है और सौर ऊर्जा का भविष्य हो सकता है।

यह भी देखें
- पेरोव्स्काइट सौर सेल

- कॉपर इंडियम गैलियम सेलेनाइड

- कार्बनिक सौर सेल