প্রাচীন প্রাকৃতিক আগুনের ব্যবহার থেকে শুরু করে আগুনের জন্য ড্রিলিং কাঠের ব্যবহার, কয়লা ও তেলের ব্যবহার পর্যন্ত মানব সভ্যতার বিকাশ মূলত শক্তির ব্যবহার ক্ষমতার বিকাশ। এখন পর্যন্ত, মানব সভ্যতা এবং অর্থনৈতিক উন্নয়ন মূলত জীবাশ্ম শক্তির বিকাশ এবং ব্যবহারের উপর ভিত্তি করে। 21 শতকে, পৃথিবীতে অ-নবায়নযোগ্য জীবাশ্ম শক্তির মজুদ সম্পর্কে উদ্বেগের কারণে, সেইসাথে জীবাশ্ম শক্তির শোষণ ও ব্যবহার থেকে উদ্ভূত ক্রমবর্ধমান মারাত্মক পরিবেশ দূষণের কারণে, মানুষ সবুজ টেকসই শক্তি ক্ষেত্র অন্বেষণ করবে, যেমন সৌর শক্তি, বায়ু শক্তি, জল শক্তি...
"শুধুমাত্র সৌর শক্তির দক্ষ ব্যবহারের বৈজ্ঞানিক সমস্যার সমাধানই মানবজাতির টেকসই উন্নয়নের পথ।" প্রফেসর চেন ইয়ংশেং, স্কুল অফ কেমিস্ট্রি, নানকাই ইউনিভার্সিটি, জোর দিয়েছিলেন, "সূর্য হল সমস্ত কিছুর জননী এবং শক্তির 'উৎস'৷ যদি সৌর শক্তি যে কোনও সময় পৃথিবীতে পৌঁছায় তা প্রতি 10,000 জনে দুটি অংশে ব্যবহার করা যেতে পারে, মানব সমাজের সমগ্র শক্তির চাহিদা মেটানো যায় এই কারণে, প্রফেসর চেন ইয়ংশেং এবং তার দল তাদের বৈজ্ঞানিক গবেষণা মিশনকে একত্রিত করেছে। বাক্য - "শক্তির জন্য সূর্যের কাছে"!
1. জৈব সৌর কোষ বাণিজ্যিকীকরণ করা হবে বলে আশা করা হচ্ছে
সৌর শক্তি প্রযুক্তির মানুষের ব্যবহারে, সৌর কোষ, অর্থাৎ, আলোক শক্তিকে সরাসরি বৈদ্যুতিক শক্তি ডিভাইসে রূপান্তর করতে "ফটোভোলটাইক প্রভাব" ব্যবহার বর্তমানে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়, তবে এটি সবচেয়ে প্রতিশ্রুতিশীল প্রযুক্তিগুলির মধ্যে একটি।
দীর্ঘকাল ধরে, মানুষ সৌর কোষ প্রস্তুত করার জন্য স্ফটিক সিলিকনের মতো অজৈব পদার্থের উপর নির্ভর করে। যাইহোক, এই ধরনের ব্যাটারির উৎপাদনে জটিল প্রক্রিয়া, উচ্চ খরচ, উচ্চ শক্তি খরচ এবং ভারী দূষণের মতো ত্রুটি রয়েছে। একটি নতুন ধরনের সৌর কোষ বিকাশের জন্য কম খরচে, উচ্চ দক্ষতা, শক্তিশালী নমনীয়তা এবং পরিবেশগত বন্ধুত্ব সহ একটি নতুন জৈব উপাদান খুঁজে বের করা এখন সারা বিশ্বের বিজ্ঞানীদের লক্ষ্য হয়ে উঠছে।
"মৌলিক কাঁচামাল হিসাবে পৃথিবীতে সর্বাধিক প্রচুর পরিমাণে কার্বন উপাদান ব্যবহার করে, প্রযুক্তিগত মাধ্যমে দক্ষ এবং কম খরচে সবুজ শক্তি প্রাপ্ত করা বর্তমানে মানবজাতির মুখোমুখি প্রধান শক্তি সমস্যার সমাধানের জন্য অত্যন্ত তাৎপর্যপূর্ণ।" চেন ইয়ংশেং সূচনা করেছিলেন যে জৈব ইলেকট্রনিক্স এবং জৈব (পলিমার) কার্যকরী উপকরণগুলির গবেষণা, যা 1970 এর দশকে শুরু হয়েছিল, এই লক্ষ্য অর্জনের সুযোগ প্রদান করেছে।
সিলিকন দ্বারা উপস্থাপিত অজৈব সেমিকন্ডাক্টর উপকরণের সাথে তুলনা করে, জৈব সেমিকন্ডাক্টরের অনেক সুবিধা রয়েছে যেমন কম খরচে, উপাদান বৈচিত্র্য, সামঞ্জস্যযোগ্য ফাংশন এবং নমনীয় মুদ্রণ। বর্তমানে, অর্গানিক লাইট-এমিটিং ডায়োড (OLeds) ভিত্তিক ডিসপ্লে বাণিজ্যিকভাবে তৈরি করা হয়েছে এবং মোবাইল ফোন এবং টিভি ডিসপ্লেতে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়।
আলোক সংবেদনশীল সক্রিয় স্তর হিসাবে জৈব পলিমার উপাদানের উপর ভিত্তি করে জৈব সৌর কোষের উপাদান কাঠামোর বৈচিত্র্য, বৃহৎ এলাকা কম খরচে মুদ্রণ প্রস্তুতি, নমনীয়তা, স্বচ্ছ এবং এমনকি সম্পূর্ণ স্বচ্ছতার সুবিধা রয়েছে এবং অজৈব সৌর কোষ প্রযুক্তির অনেকগুলি চমৎকার বৈশিষ্ট্য রয়েছে আছে একটি সাধারণ পাওয়ার জেনারেশন ডিভাইস হওয়ার পাশাপাশি, এটির অন্যান্য ক্ষেত্রে যেমন শক্তি-সাশ্রয়ী বিল্ডিং ইন্টিগ্রেশন এবং পরিধানযোগ্য ডিভাইসগুলিতে প্রচুর প্রয়োগের সম্ভাবনা রয়েছে, যা একাডেমিয়া এবং শিল্পে প্রচুর আগ্রহ জাগিয়েছে।
"বিশেষ করে সাম্প্রতিক বছরগুলিতে, জৈব সৌর কোষগুলির গবেষণা দ্রুত বিকাশ অর্জন করেছে, এবং ফটোইলেকট্রিক রূপান্তর দক্ষতা ক্রমাগত সতেজ হয়।" বর্তমানে, বৈজ্ঞানিক সম্প্রদায় সাধারণত বিশ্বাস করে যে জৈব সৌর কোষগুলি বাণিজ্যিকীকরণের 'ভোরে' পৌঁছেছে।" চেন ইয়ংশেং বলেছেন।
2. বাধা দূর করুন: আলোক বৈদ্যুতিক রূপান্তরের দক্ষতা উন্নত করার চেষ্টা করুন
জৈব সৌর কোষের বিকাশকে বাধাগ্রস্ত করে তা হল ফটোইলেকট্রিক রূপান্তর দক্ষতা কম। ফটোইলেকট্রিক রূপান্তর দক্ষতা উন্নত করা জৈব সৌর কোষ গবেষণার প্রাথমিক লক্ষ্য এবং এর শিল্পায়নের চাবিকাঠি। অতএব, উচ্চ দক্ষতা, কম খরচে এবং ভাল প্রজননযোগ্যতা সহ সমাধান-প্রক্রিয়াযোগ্য সক্রিয় উপকরণের প্রস্তুতি হল ফটোইলেকট্রিক রূপান্তর দক্ষতা উন্নত করার ভিত্তি।
চেন ইয়ংশেং প্রবর্তন করেছিলেন যে প্রাথমিক জৈব সৌর কোষ গবেষণা প্রধানত পলিমার দাতা উপকরণগুলির নকশা এবং সংশ্লেষণের উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করে এবং সক্রিয় স্তরটি ফুলেরিন ডেরিভেটিভ রিসেপ্টরগুলির বাল্ক হেটেরোস্ট্রাকচারের উপর ভিত্তি করে ছিল। সম্পর্কিত গবেষণার ক্রমাগত অগ্রগতি এবং ডিভাইস প্রযুক্তিতে উপকরণগুলির উচ্চতর প্রয়োজনীয়তার সাথে, নির্ণয়যোগ্য রাসায়নিক কাঠামো সহ দ্রবণীয় অলিগোমোলিকুলার উপাদানগুলি তীব্র মনোযোগ আকর্ষণ করেছে।
"এই উপকরণগুলির সহজ গঠন, সহজ পরিশোধন এবং ফটোভোলটাইক ডিভাইসের ফলাফলের ভাল প্রজননযোগ্যতার সুবিধা রয়েছে।" চেন ইয়ংশেং বলেছেন যে প্রাথমিক পর্যায়ে, বেশিরভাগ ছোট অণু সমাধানগুলি ফিল্ম গঠনে ভাল ছিল না, তাই বাষ্পীভবন প্রধানত ডিভাইসগুলি প্রস্তুত করতে ব্যবহৃত হয়েছিল, যা তাদের প্রয়োগের সম্ভাবনাকে সীমিত করেছিল। ভাল কর্মক্ষমতা এবং নির্ধারিত আণবিক কাঠামোর সাথে ফটোভোলটাইক সক্রিয় স্তরের উপকরণগুলি কীভাবে ডিজাইন এবং সংশ্লেষণ করা যায় তা বিজ্ঞানীদের দ্বারা স্বীকৃত একটি মূল সমস্যা।
তার গভীর অন্তর্দৃষ্টি এবং গবেষণা ক্ষেত্রের যত্নশীল বিশ্লেষণের মাধ্যমে, চেন ইয়ংশেং সিদ্ধান্তমূলকভাবে নতুন জৈব ছোট অণু এবং অলিগোমার সক্রিয় উপাদান নির্বাচন করেছেন যেগুলি সমাধানের সাথে প্রক্রিয়া করা যেতে পারে, যেগুলি সেই সময়ে বড় ঝুঁকি এবং চ্যালেঞ্জ ছিল, সৌরবিদ্যুৎ উৎপাদনের যুগান্তকারী পয়েন্ট হিসাবে। গবেষণা আণবিক উপাদানের নকশা থেকে শুরু করে ফটোভোলটাইক ডিভাইসের প্রস্তুতির অপ্টিমাইজেশন পর্যন্ত, চেন ইয়ংশেং বৈজ্ঞানিক গবেষণা দলকে দিনরাত বৈজ্ঞানিক গবেষণা চালিয়ে যেতে নেতৃত্ব দিয়েছেন এবং 10 বছরের অবিরাম প্রচেষ্টার পর অবশেষে একটি অনন্য অলিগোমার ছোট অণু জৈব সৌর উপাদান তৈরি করেছেন। সিস্টেম
দক্ষতা 5% থেকে 10% এর বেশি এবং তারপরে 17.3% পর্যন্ত, তারা জৈব সৌর কোষের ফটোভোলটাইক রূপান্তর দক্ষতার ক্ষেত্রে বিশ্ব রেকর্ড ভঙ্গ করে চলেছে। তাদের নকশা ধারণা এবং পদ্ধতি ব্যাপকভাবে বৈজ্ঞানিক সম্প্রদায় দ্বারা ব্যবহৃত হয়েছে. গত এক দশকে, তারা আন্তর্জাতিকভাবে বিখ্যাত ম্যাগাজিনে প্রায় 300টি একাডেমিক পেপার প্রকাশ করেছে এবং 50 টিরও বেশি উদ্ভাবনের পেটেন্টের জন্য আবেদন করেছে।
3. দক্ষতার জন্য একটি ছোট পদক্ষেপ, শক্তির জন্য একটি বিশাল লাফ৷
চেন ইয়ংশেং জৈব সৌর কোষের দক্ষতা কতটা অর্জন করা যায় এবং তারা শেষ পর্যন্ত সিলিকন-ভিত্তিক সৌর কোষের সাথে প্রতিযোগিতা করতে পারে কিনা তা নিয়ে ভাবছেন? জৈব সৌর কোষের শিল্প প্রয়োগের "ব্যথা বিন্দু" কোথায় এবং কিভাবে এটি ফাটল?
বিগত কয়েক বছরে, যদিও জৈব সৌর কোষ প্রযুক্তি দ্রুত বিকশিত হয়েছে, ফটোইলেক্ট্রিক রূপান্তর দক্ষতা 14% ছাড়িয়ে গেছে, কিন্তু সৌর কোষ দ্বারা তৈরি অজৈব এবং পেরোভস্কাইট পদার্থের সাথে তুলনা করলে, কার্যকারিতা এখনও কম। যদিও ফোটোভোলটাইক প্রযুক্তির প্রয়োগের ক্ষেত্রে দক্ষতা, খরচ এবং জীবনকালের মতো অনেকগুলি সূচক বিবেচনা করা উচিত, দক্ষতা সর্বদাই প্রথম। কিভাবে জৈব উপকরণ সুবিধার ব্যবহার করতে, উপাদান নকশা অপ্টিমাইজ এবং ব্যাটারি গঠন এবং প্রস্তুতি প্রক্রিয়া উন্নত, যাতে উচ্চ আলোক বৈদ্যুতিক রূপান্তর দক্ষতা পেতে?
2015 সাল থেকে, চেন ইয়ংশেং-এর দল জৈব স্তরিত সৌর কোষগুলির উপর গবেষণা চালাতে শুরু করেছে। তিনি বিশ্বাস করেন যে অজৈব পদার্থের উপর ভিত্তি করে সৌর কোষগুলির প্রযুক্তিগত কার্যকারিতার লক্ষ্যে পৌঁছানোর বা অতিক্রম করার জন্য, স্তরিত সৌর কোষগুলির নকশা একটি খুব সম্ভাব্য সমাধান - জৈব স্তরিত সৌর কোষগুলি সম্পূর্ণ ব্যবহার করতে পারে এবং সুবিধার জন্য খেলতে পারে। জৈব/পলিমার উপকরণ, যেমন কাঠামোগত বৈচিত্র্য, সূর্যালোক শোষণ এবং শক্তি স্তর সমন্বয়। ভাল পরিপূরক সূর্যালোক শোষণ সহ একটি উপ-কোষ সক্রিয় স্তর উপাদান প্রাপ্ত হয়, এইভাবে উচ্চ ফটোভোলটাইক দক্ষতা অর্জন করে।
উপরোক্ত ধারণাগুলির উপর ভিত্তি করে, তারা 12.7% জৈব স্তরিত সৌর কোষ প্রস্তুত করার জন্য টিম দ্বারা ডিজাইন করা এবং সংশ্লেষিত অলিগোমেরিক ছোট অণুর একটি সিরিজ ব্যবহার করে, সেই সময়ে জৈব সৌর কোষ ক্ষেত্রের দক্ষতাকে সতেজ করে, গবেষণার ফলাফল ক্ষেত্রটিতে প্রকাশিত হয়েছিল। শীর্ষ জার্নাল "নেচার ফটোনিক্স", এবং গবেষণাটি "চীনা অপটিক্সে শীর্ষ দশ অগ্রগতি" হিসাবে নির্বাচিত হয়েছিল 2017"।
জৈব সৌর কোষের আলোক বৈদ্যুতিক রূপান্তর দক্ষতা উন্নত করার জন্য কত জায়গা? চেন ইয়ংশেং এবং তার দল পদ্ধতিগতভাবে জৈব সৌর শক্তির ক্ষেত্রে উপকরণ এবং ডিভাইসের হাজার হাজার সাহিত্য এবং পরীক্ষামূলক ডেটা বিশ্লেষণ করেছে এবং তাদের নিজস্ব গবেষণা সঞ্চয়ন এবং পরীক্ষামূলক ফলাফলের সাথে মিলিত হয়েছে, বহু-সহ জৈব সৌর কোষের প্রকৃত সর্বাধিক আলোক বৈদ্যুতিক রূপান্তর দক্ষতার পূর্বাভাস দিয়েছে। স্তর ডিভাইস, সেইসাথে আদর্শ সক্রিয় স্তর উপকরণ জন্য পরামিতি প্রয়োজনীয়তা. এই মডেলের উপর ভিত্তি করে, তারা দৃশ্যমান এবং কাছাকাছি ইনফ্রারেড অঞ্চলে ভাল পরিপূরক শোষণ ক্ষমতা সহ সামনের কোষ এবং পিছনের কোষের সক্রিয় স্তর উপাদান নির্বাচন করেছে এবং 17.3% একটি যাচাইকৃত ফটোইলেকট্রিক রূপান্তর দক্ষতা অর্জন করেছে, যা বিশ্বের সর্বোচ্চ ফটোইলেকট্রিক রূপান্তর। জৈব/পলিমার সৌর কোষের বর্তমান সাহিত্যে রিপোর্ট করা দক্ষতা, জৈব গবেষণাকে ঠেলে দেয় সৌর কোষ একটি নতুন উচ্চতায়।
"2016 সালে চীনের 4.36 বিলিয়ন টন স্ট্যান্ডার্ড কয়লার সমতুল্য শক্তির চাহিদা অনুযায়ী, যদি জৈব সৌর কোষগুলির ফটোইলেকট্রিক রূপান্তর দক্ষতা এক শতাংশ পয়েন্ট বৃদ্ধি করা হয়, তাহলে সংশ্লিষ্ট শক্তির চাহিদা সৌর কোষ দ্বারা উত্পন্ন হয়, যার অর্থ কার্বন ডাই অক্সাইড নির্গমন হতে পারে। প্রতি বছর প্রায় 160 মিলিয়ন টন হ্রাস পাবে।" চেন ইয়ংশেং ড.
কিছু লোক বলে যে সিলিকন তথ্য যুগে সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ মৌলিক উপাদান, এবং এর গুরুত্ব স্বতঃসিদ্ধ। যাইহোক, চেন ইয়ংশেং-এর দৃষ্টিতে, সিলিকন উপকরণগুলিরও তাদের অসুবিধা রয়েছে: "সিলিকন উপাদানগুলিকে প্রস্তুতির প্রক্রিয়াতে যে বিপুল শক্তি এবং পরিবেশগত খরচ দিতে হবে তা উল্লেখ না করে, এর কঠিন এবং ভঙ্গুর বৈশিষ্ট্যগুলি ভবিষ্যতের মানুষের নমনীয় প্রয়োজনীয়তাগুলি পূরণ করা কঠিন। 'পরিধানযোগ্য' ডিভাইস।" অতএব, ভাল ভাঁজ সহ নমনীয় কার্বন উপকরণের উপর ভিত্তি করে প্রযুক্তিগত পণ্যগুলি নতুন উপকরণ শৃঙ্খলার পূর্ববর্তী বিকাশের দিক হতে হবে৷"
