agricultural stories in Marathi, Technowon, perovskaite solar cell | Agrowon

पेरोव्हस्काइट सौरसेल ः सौर तंत्रज्ञानातील क्रांतीच्या दिशेने...

सतीश कुलकर्णी
शनिवार, 29 मे 2021

२००६ पासून सातत्याने नावीन्यपूर्ण सौरऊर्जा ग्रहण आणि विद्युत ऊर्जेमध्ये रूपांतरणाचे तंत्रज्ञान विकसित होऊ लागले आहे. परिणामी, कार्यक्षमता वेगाने वाढत आहे. त्याचे फायदे नक्कीच होऊ शकतात. 

अपारंपरिक ऊर्जा क्षेत्रामध्ये सौर ऊर्जेचे महत्त्व प्रचंड आहे. भारतासारख्या वर्षभरातील बहुतांश काळ लखलखत्या सूर्यप्रकाशाचे देणे असलेल्या देशामध्ये तर त्यातून ऊर्जेची मोठी उपलब्धता होऊ शकते. आजवर पारंपरिक फोटोव्होल्टाईक सेलची कार्यक्षमता ही मर्यादित (४ टक्क्यांपेक्षा कमी) होती. त्यामुळे त्यातून उपलब्ध होणारी विद्यूत ऊर्जाही कमी होती. परिणामी, अपेक्षित ऊर्जा प्राप्तीसाठी सौर पॅनेलची संख्या आणि त्यासाठी आवश्यक क्षेत्रफळ अधिक आवश्यक होते. २००६ पासून सातत्याने नावीन्यपूर्ण सौरऊर्जा ग्रहण आणि विद्युत ऊर्जेमध्ये रूपांतरणाचे तंत्रज्ञान विकसित होऊ लागले आहे. परिणामी, कार्यक्षमता वेगाने वाढत आहे. त्याचे फायदे नक्कीच होऊ शकतात. 

फोटोव्होल्टाइक तंत्रज्ञानाचे प्रमुख दोन प्रकार

  •     वेफर आधारित पीव्ही (पारंपरिक किंवा पहिल्या पिढीचे तंत्रज्ञान)
        सिलिकॉन स्फटिक व त्याच्या विविध संरचना (यांनी सध्याच्या बाजारपेठेचा ९० टक्के हिस्सा व्यापला आहे.)
  •     पातळ फिल्म आधारित सौरसेल
    अ) पारंपरिक पातळ फिल्म (दुसऱ्या पिढीचे तंत्रज्ञान) - हे सिलिकॉनपेक्षा अधिक कार्यक्षम सूर्यप्रकाश ग्रहण करतात. त्यातील कॅडमिअम टेल्लूराईड (CdTe) तंत्र पूर्ण व्यावसायिक झाले असून, त्याची कार्यक्षमता २० टक्क्यांपेक्षा अधिक (मॉड्यूल कार्यक्षमता १७.५ टक्के) आहे. 
    ब) नव्याने उपलब्ध होणाऱ्या पातळ फिल्म (तिसऱ्या पिढीचे तंत्रज्ञान) - या तंत्रज्ञानामध्ये DSSC, सेंद्रिय पीव्ही सेल (OPV), क्वाटंम उंचवटे (क्वांटम डॉट -QD), आणि पेरोव्हस्काईट पीव्ही.

पेरोव्हस्काइट तंत्रज्ञानाचे फायदे 

  •     उच्च कार्यक्षमता (२० टक्क्यांपेक्षा अधिक), कमी उत्पादन खर्च
  •     लवचिकता आणि अर्धपारदर्शकता यामुळे सध्याच्या इमारतीच्या काचा, काचघरे, पॉलिहाउस अशा कोणत्याही संरचनेवर लावणे शक्य. परिणामी जागेमध्ये बचत.
  •     पारंपरिक पीव्ही सेलच्या तुलनेमध्ये अधिक तरंगलांबीचा प्रकाश ग्रहण करण्याची क्षमता.
  •     वजन अत्यंत कमी. 

असा झाला संशोधनाचा प्रवास...

  • पारंपरिक सौर सेलच्या तुलनेमध्ये अत्यंत लवचिक आणि रंगासारखे लावता येणारे सौर सेल विकसित करण्यासाठी शास्त्रज्ञ सातत्याने प्रयत्न करत होते. त्यातील एक प्रकार म्हणजे पेरोव्हस्काइट सोलर सेल (PSC) होत. त्यामध्ये विशिष्ट अशा संरचनेमध्ये सेंद्रिय आणि असेंद्रिय मूलद्रव्याची योजना केलेली असते. (आकृती १ व २) सामान्यतः त्यात शिसे (लीड) किंवा टिन हॅलाइट आधारित मूलद्रव्याचा प्रकाश ग्रहण करण्यासाठी वापर केलेला असतो. या वैशिष्ट्यपूर्ण संरचनेमुळे कार्यक्षमता वाढते आणि उत्पादन खर्च कमी होतो. या पद्धतीचे सौर सेलमध्येही २००६ पासून सातत्याने सुधारणा होत आहेत. २००६ मध्ये या तंत्राची कार्यक्षमता ही ३ टक्के इतकी होती. ती वाढून २५ टक्क्यांपेक्षा अधिक झाली आहे. 
  •     २००६ मध्ये विकसित केलेल्या सौर सेलची कार्यक्षमता ही ३ टक्के इतकीच होती. त्यात वापरलेले घटक  हे लवकर क्षरण होणारे असल्याने तितके स्थिर नव्हते. उपकरणामध्ये त्यांचा ऱ्हास होताना अन्य थरही खराब होत. 
  •     २०१२ मध्ये पूर्वीच्या घन संपर्क रचनेमध्ये बदल करून द्रवरूप संयुगांचा वापर केला गेला. एकूण कार्यक्षमतेमध्ये वाढ होऊन ती १० टक्क्यांपर्यंत पोचली.
  •     २०१४ पर्यंत सातत्यपूर्ण संशोधनामुळे विविध नावीन्यपूर्ण मूलद्रव्यांचा समावेश करण्यात आला. परिणामी सौर सेलची कार्यक्षमता, स्थिरता यात वाढ होत गेली. ती २० टक्क्यांपर्यंत पोहोचली. 

अडचणी आणि आव्हाने 

  •     पेरोव्हस्काइट पीव्ही सेल हे अत्याधुनिक सौर तंत्रज्ञान विकसित झालेले असले तरी ते व्यावसायिक होण्यामध्ये काही अडचणी व आव्हाने असल्याचे मानले जाते.  
  •     यातील इलेक्ट्रोडसाठी वापरले जाणारे धातू -मूलद्रव्ये महाग.
  •     स्वस्त पेरोव्हस्काइट सोलर सेल वापरल्यास त्यांचा आयुष्यकाळ कमी राहतो. 
  •     वातावरणातील आर्द्रतेमध्ये त्यातील पदार्थांचे क्षरण वेगाने होते. ते टाळण्यासाठी काही आवरण घालण्याचे प्रयत्न खर्चिक ठरू शकतात.
  •     प्रयोगशाळेमध्ये त्यांची कार्यक्षमता सिद्ध झाली असली तरी प्रत्यक्षामध्ये ती कितपत टिकते, यावर अधिक अभ्यास झाला पाहिजे. 
  •      विषारीपणा - पेरोव्हस्काइट उत्पादनातील विषारी मूलद्रव्ये (उदा. शिसे इ.) भविष्यात सजीवांसाठी आणि पर्यावरणासाठी धोकादायक ठरू शकतात. 

   व्यावसायिकरणातील यश

  •      २०१५ मध्ये पोलंड येथील कंपनी साऊल टेक्नॉलॉजीज यांनी पेरोव्हस्काइट तंत्रज्ञानाची जोड सध्या उपलब्ध तंत्रज्ञानाशी करत उत्पादने विकसित करण्यासाठी जपानी गुंतवणूक कंपनी हिडेओ सावदा यांच्याबरोबर करार केला. या कंपनीच्या सहसंस्थापक आणि कार्यकारी अधिकारी डॉ. ओल्गा मॅलिन्क्विझ यांनी स्पेनमध्ये व्हॅलेन्सिया विद्यापीठामध्ये पीएच. डी. करतेवेळी  (२०१३)  नवी प्रक्रिया विकसित केली होती. त्यावर आधारित उत्पादन प्रक्रिया राबवली जात आहे. ऑक्टोबर २०२० मध्ये सनब्रेकर लॅमेल्लाज हे त्यातील उत्पादन बाजारात आणले. या कंपनीने सौर सेल सामान्य तापमानामध्ये तयार करण्याची नवी पद्धत विकसित केली आहे. त्यामुळे त्यांच्या खर्चात मोठी बचत झाली आहे. तसेच हे पीव्ही सेल कोणत्याही पृष्ठभागावर लावणे शक्य होणार आहे.  
  •     सप्टेंबर २०१५ मध्ये ऑस्ट्रेलिया येथील कंपनी डायसोल (Dyesol) यांनी पेरोव्हस्काइट तंत्रज्ञानात स्थिरता मिळवल्याचा दावा केला. त्यांनी तयार केलेल्या सौर पट्ट्यांनी १० टक्के कार्यक्षमता मिळवली. एक हजार तासांपेक्षा अधिक काळ सूर्यप्रकाश ग्रहण केल्यानंतरही त्यांचे क्षरणही १० टक्क्यांपेक्षा कमी असल्याचे सांगतात. डायसोल ला ऑस्ट्रेलियन अपारंपरिक ऊर्जा विभागाकडून हे उत्पादन व्यावसायिक करण्यासाठी ५ लाख डॉलरचे अनुदान देण्यात आले. 
  •     ऑगस्ट २०२० मध्ये चीनने त्यांच्या क्युझोयू, पूर्व चीनमधील झेजियांग प्रांतामध्ये उत्पादन साखळी विकसित करण्याचा निर्णय घेतला. तेथील ४० हेक्टर क्षेत्रावरील फॅक्टरीसाठी मायक्रोक्वांटा सेमीकंडक्टर ने आर्थिक साह्य पुरवले असून, तिथे २०२० अखेरपर्यंत २ लाख वर्गमीटर लांबीची पीव्ही ग्लास तयार करण्याचे नियोजन होते. मायक्रोक्वांटा च्या ताज्या अहवालानुसार लहान पेरोव्हस्काइट मॉड्यूलची कार्यक्षमता २०.२ टक्के असल्याचे सांगण्यात आले. 
  •     सप्टेंबर २०२० मध्ये ऑक्सफोर्ड पीव्ही चे प्रो. हेन्री स्निथ यांनी कंपनीची पेरोव्हस्काईट आधारित सौल सेल उपकरणे २०२१ च्या मध्यापर्यंत विक्रीसाठी तयार होतील. 

               (संकलन, अनुवाद ः सतीश कुलकर्णी)


फोटो गॅलरी

इतर टेक्नोवन
हळद लागवडीसाठी ट्रॅक्टरचलित यंत्रात...नांदेड जिल्ह्यात हळदीकडे नगदी पीक म्हणून शेतकरी...
खर्च, जोखीम करणारे नागरे यांचे तीनमजली...शिवणी आरमाळ (जि.. बुलडाणा) येथील कैलास नागरे...
मानवचलित सुधारित चारा कापणी यंत्रशेतीला पूरक असा घरगुती वापरासाठी २ ते ४ जनावरे...
पशूपालनामध्ये ‘आरएफआयडी’ तंत्रज्ञान...जनावरांच्या व्यवस्थापनामध्ये माहिती तंत्रज्ञानाचा...
सलग सोयाबीनपेक्षा सुधारित पट्टापेर...सोयाबीन पिकात फुलोऱ्यानंतरच्या वाढीच्या...
भातशेतीसाठी उपयुक्त यंत्रेडॉ. बाळासाहेब सावंत कोकण कृषी विद्यापीठ तसेच काही...
ट्रॅक्टरचलित पाच ओळींचे बीबीएफ, रासणी...वसंतराव नाईक मराठवाडा कृषी विद्यापीठातील...
जमिनीतील ओलावादर्शक उपकरणशेतीच्या सिंचनासाठी पाण्याचे स्रोत कमी होत आहेत,...
टोमॅटो परागीभवनासाठी रोबो!बेल्जियम येथील बायोबेस्ट ग्रुप आणि इस्राईल येथील...
निसर्गाप्रमाणे प्रकाशाचे ग्रहण करणारा...निसर्गामध्ये वनस्पती आणि जिवाणूंकडून...
लहान ट्रॅक्टरचलित बियाणे, खते पेरणी...अकोला येथील पंजाबराव देशमुख कृषी विद्यापीठातील...
एसआरटी’ तंत्रामुळे भाताची एकरी पाच...पुणे जिल्ह्यातील भात उत्पादक शेतकरी पारंपरिक...
जनावरांच्या देखरेखीसाठी ‘स्मार्ट टॅग’पूर्वी आपल्याकडे जनावरे गायरान किंवा परिसरातील...
मल्चिंग पेपर अंथरणी केवळ पाचहजार...नाशिक जिल्ह्यातील आडगाव टप्पा (ता. चांदवड) येथील...
मधमाशी पालन व्यवसायास लागणारी उपकरणे,...मधमाशांच्या वसाहती विशिष्ठ प्रकारच्या...
पेरोव्हस्काइट सौरसेल ः सौर...अपारंपरिक ऊर्जा क्षेत्रामध्ये सौर ऊर्जेचे महत्त्व...
कपाशी पिकाच्या अवशेषांपासून मूल्यवर्धित...भारतीय कृषी संशोधन परिषदेअंतर्गत मुंबई येथे...
बीबीएफ’ तंत्रामुळे खर्चात बचत अन्...ममुराबाद (ता. जि. जळगाव) येथील कृषी विज्ञान...
वापर बीबीएफ यंत्राचा...बीबीएफ ही पद्धत कोरडवाहू शेतीमध्ये जलसंधारणाच्या...
पीक संरक्षणासह परागीकरणासाठी शेतात...किडीच्या नियंत्रणासाठी भक्षक कीटकांचा वापर केला...