એન્જિનિયરિંગ નેક્સ્ટ જનરેશન સોલર પાવર્ડ બેટરી

સેકન્ડરી બેટરીઓ, જેમ કે લિથિયમ આયન બેટરી, એકવાર સંગ્રહિત ઊર્જાનો ઉપયોગ થઈ જાય તે પછી તેને રિચાર્જ કરવાની જરૂર છે.અશ્મિભૂત ઇંધણ પરની આપણી નિર્ભરતા ઘટાડવા માટે, વૈજ્ઞાનિકો સેકન્ડરી બેટરી રિચાર્જ કરવા માટે ટકાઉ રીતો શોધી રહ્યા છે.તાજેતરમાં, અમર કુમાર (TIFR હૈદરાબાદમાં TN નારાયણનની લેબમાં સ્નાતક વિદ્યાર્થી) અને તેમના સાથીઓએ પ્રકાશસંવેદનશીલ સામગ્રી સાથે કોમ્પેક્ટ લિથિયમ આયન બેટરી એસેમ્બલ કરી છે જે સીધી સૌર ઊર્જાથી રિચાર્જ કરી શકાય છે.

બેટરી રિચાર્જ કરવા માટે સૌર ઉર્જાને ચેનલ કરવાના પ્રારંભિક પ્રયાસોમાં ફોટોવોલ્ટેઇક કોષો અને બેટરીનો ઉપયોગ અલગ એન્ટિટી તરીકે કરવામાં આવ્યો હતો.સૌર ઊર્જા ફોટોવોલ્ટેઇક કોષો દ્વારા વિદ્યુત ઊર્જામાં રૂપાંતરિત થાય છે જે પરિણામે બેટરીમાં રાસાયણિક ઊર્જા તરીકે સંગ્રહિત થાય છે.આ બેટરીઓમાં સંગ્રહિત ઊર્જાનો ઉપયોગ પછી ઈલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણોને પાવર કરવા માટે થાય છે.એક ઘટકથી બીજા ઘટકમાં ઊર્જાનો આ રિલે, ઉદાહરણ તરીકે, ફોટોવોલ્ટેઇક સેલથી બેટરી સુધી, ઊર્જામાં થોડો ઘટાડો તરફ દોરી જાય છે.ઉર્જાનું નુકશાન અટકાવવા માટે, બેટરીની અંદર જ પ્રકાશસંવેદનશીલ ઘટકોના ઉપયોગની શોધખોળ કરવામાં આવી હતી.બેટરીમાં પ્રકાશસંવેદનશીલ ઘટકોને એકીકૃત કરવામાં નોંધપાત્ર પ્રગતિ થઈ છે જેના પરિણામે વધુ કોમ્પેક્ટ સૌર બેટરીઓનું નિર્માણ થાય છે.

ડિઝાઇનમાં સુધારો થયો હોવા છતાં, હાલની સોલર બેટરીમાં હજુ પણ કેટલીક ખામીઓ છે.વિવિધ પ્રકારની સૌર બેટરીઓ સાથે સંકળાયેલા આમાંના કેટલાક ગેરફાયદામાં નીચેનાનો સમાવેશ થાય છે: પૂરતી સૌર ઉર્જાનો ઉપયોગ કરવાની ક્ષમતામાં ઘટાડો, બેટરીની અંદરના પ્રકાશસંવેદનશીલ કાર્બનિક ઘટકને કાર્બનિક ઇલેક્ટ્રોલાઇટનો ઉપયોગ, અને બાજુના ઉત્પાદનોની રચના જે બેટરીની સતત કામગીરીને અવરોધે છે. લાંબા ગાળાના.

આ અભ્યાસમાં, અમર કુમારે નવી પ્રકાશસંવેદનશીલ સામગ્રીની શોધ કરવાનું નક્કી કર્યું જેમાં લિથિયમ પણ સામેલ થઈ શકે અને સોલાર બેટરી બનાવી શકાય જે લીક-પ્રૂફ હશે અને આસપાસની પરિસ્થિતિઓમાં કાર્યક્ષમ રીતે કાર્ય કરી શકે.સૌર બેટરી કે જેમાં બે ઇલેક્ટ્રોડ હોય છે તેમાં સામાન્ય રીતે એક ઇલેક્ટ્રોડમાં ફોટોસેન્સિટિવ ડાઇનો સમાવેશ થાય છે જે એક સ્થિર ઘટક સાથે ભૌતિક રીતે મિશ્રિત થાય છે જે બેટરી દ્વારા ઇલેક્ટ્રોનના પ્રવાહને ચલાવવામાં મદદ કરે છે.ઇલેક્ટ્રોડ જે બે સામગ્રીનું ભૌતિક મિશ્રણ છે તે ઇલેક્ટ્રોડના સપાટી વિસ્તારના શ્રેષ્ઠ ઉપયોગ પર મર્યાદાઓ ધરાવે છે.આને અવગણવા માટે, TN નારાયણનના જૂથના સંશોધકોએ એક જ ઇલેક્ટ્રોડ તરીકે કાર્ય કરવા માટે ફોટોસેન્સિટિવ MoS2 (molybdenum disulphide) અને MoOx (molybdenum oxide) નું હેટરોસ્ટ્રક્ચર બનાવ્યું.હેટરોસ્ટ્રક્ચર હોવાને કારણે જેમાં MoS2 અને MoOx ને રાસાયણિક વરાળ ડિપોઝિશન તકનીક દ્વારા એકસાથે જોડવામાં આવ્યા છે, આ ઇલેક્ટ્રોડ વધુ સપાટી વિસ્તારને સૌર ઊર્જાને શોષી શકે છે.જ્યારે પ્રકાશના કિરણો ઇલેક્ટ્રોડ પર પડે છે, ત્યારે પ્રકાશસંવેદનશીલ MoS2 ઇલેક્ટ્રોન ઉત્પન્ન કરે છે અને તે જ સમયે છિદ્રો તરીકે ઓળખાતી ખાલી જગ્યાઓ બનાવે છે.MoOx ઇલેક્ટ્રોન અને છિદ્રોને અલગ રાખે છે, અને ઇલેક્ટ્રોનને બેટરી સર્કિટમાં સ્થાનાંતરિત કરે છે.

આ સૌર બેટરી, જે સંપૂર્ણપણે શરૂઆતથી એસેમ્બલ કરવામાં આવી હતી, જ્યારે સિમ્યુલેટેડ સોલાર લાઇટના સંપર્કમાં આવે ત્યારે તે સારી રીતે કામ કરતી જોવા મળી હતી.આ બેટરીમાં વપરાતા હેટરોસ્ટ્રક્ચર ઈલેક્ટ્રોડની રચનાનો ટ્રાન્સમિશન ઈલેક્ટ્રોન માઈક્રોસ્કોપ વડે પણ વ્યાપકપણે અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો છે.અભ્યાસના લેખકો હાલમાં તે પદ્ધતિને શોધવા માટે કામ કરી રહ્યા છે જેના દ્વારા MoS2 અને MoOx લિથિયમ એનોડ સાથે મળીને કામ કરે છે જેના પરિણામે કરંટ ઉત્પન્ન થાય છે.જ્યારે આ સૌર બેટરી પ્રકાશ સાથે પ્રકાશસંવેદનશીલ સામગ્રીની ઉચ્ચ ક્રિયાપ્રતિક્રિયા હાંસલ કરે છે, તે લિથિયમ આયન બેટરીને સંપૂર્ણપણે રિચાર્જ કરવા માટે વર્તમાનના મહત્તમ સ્તરનું ઉત્પાદન પ્રાપ્ત કરવાનું બાકી છે.આ ધ્યેયને ધ્યાનમાં રાખીને, ટી.એન. નારાયણનની પ્રયોગશાળા અન્વેષણ કરી રહી છે કે કેવી રીતે આવા હેટરોસ્ટ્રક્ચર ઈલેક્ટ્રોડ્સ વર્તમાન સમયમાં સોલર બેટરીના પડકારોને પહોંચી વળવા માટે માર્ગ મોકળો કરી શકે છે.