اگلی نسل کی شمسی توانائی سے چلنے والی بیٹریوں کی انجینئرنگ

ثانوی بیٹریاں، جیسے لیتھیم آئن بیٹریاں، ذخیرہ شدہ توانائی کے استعمال ہونے کے بعد دوبارہ چارج کرنے کی ضرورت ہے۔جیواشم ایندھن پر ہمارا انحصار کم کرنے کی کوشش میں، سائنس دان ثانوی بیٹریوں کو ری چارج کرنے کے پائیدار طریقے تلاش کر رہے ہیں۔حال ہی میں، امر کمار (ٹی آئی ایف آر حیدرآباد میں ٹی این نارائنن کی لیب میں گریجویٹ طالب علم) اور ان کے ساتھیوں نے فوٹو حساس مواد کے ساتھ ایک کمپیکٹ لیتھیم آئن بیٹری اسمبل کی ہے جسے براہ راست شمسی توانائی سے ری چارج کیا جاسکتا ہے۔

بیٹریوں کو ری چارج کرنے کے لیے شمسی توانائی کے چینل کی ابتدائی کوششوں میں فوٹو وولٹک سیلز اور بیٹریوں کو الگ الگ اداروں کے طور پر استعمال کیا گیا۔شمسی توانائی کو فوٹو وولٹک خلیوں کے ذریعہ برقی توانائی میں تبدیل کیا جاتا ہے جو اس کے نتیجے میں بیٹریوں میں کیمیائی توانائی کے طور پر ذخیرہ کیا جاتا ہے۔ان بیٹریوں میں ذخیرہ شدہ توانائی کو پھر الیکٹرانک آلات کو طاقت دینے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ایک جز سے دوسرے جزو تک توانائی کا یہ ریلے، مثال کے طور پر، فوٹو وولٹک سیل سے بیٹری تک، توانائی میں کچھ کمی کا باعث بنتا ہے۔توانائی کے ضیاع کو روکنے کے لیے، خود بیٹری کے اندر روشنی کے حساس اجزاء کے استعمال کی تلاش کی طرف ایک تبدیلی آئی۔بیٹری کے اندر روشنی کے حساس اجزاء کو مربوط کرنے میں کافی پیش رفت ہوئی ہے جس کے نتیجے میں زیادہ کمپیکٹ سولر بیٹریاں بنتی ہیں۔

اگرچہ ڈیزائن میں بہتری آئی ہے، موجودہ شمسی بیٹریوں میں اب بھی کچھ خرابیاں ہیں۔شمسی بیٹریوں کی مختلف اقسام سے وابستہ ان نقصانات میں سے کچھ میں شامل ہیں: کافی شمسی توانائی کو استعمال کرنے کی صلاحیت میں کمی، نامیاتی الیکٹرولائٹ کا استعمال جو کہ بیٹری کے اندر موجود فوٹو حساس نامیاتی اجزاء کو خراب کر سکتا ہے، اور سائیڈ پروڈکٹس کی تشکیل جو بیٹری کی مستقل کارکردگی میں رکاوٹ بنتی ہے۔ طویل مدتی.

اس مطالعہ میں، امر کمار نے نئے فوٹو حساس مواد کو تلاش کرنے کا فیصلہ کیا جس میں لیتھیم کو بھی شامل کیا جا سکتا ہے اور ایک شمسی بیٹری بنائی جا سکتی ہے جو لیک پروف ہو گی اور محیطی حالات میں موثر طریقے سے کام کرے گی۔شمسی بیٹریاں جن میں دو الیکٹروڈ ہوتے ہیں ان میں عام طور پر ایک الیکٹروڈ میں فوٹو حساس رنگ شامل ہوتا ہے جو جسمانی طور پر ایک مستحکم جزو کے ساتھ ملایا جاتا ہے جو بیٹری کے ذریعے الیکٹران کے بہاؤ کو چلانے میں مدد کرتا ہے۔ایک الیکٹروڈ جو دو مادّوں کا فزیکل مرکب ہے الیکٹروڈ کے سطحی رقبے کے زیادہ سے زیادہ استعمال پر حدود رکھتا ہے۔اس سے بچنے کے لیے، TN Narayanan کے گروپ کے محققین نے ایک ہی الیکٹروڈ کے طور پر کام کرنے کے لیے فوٹو حساس MoS2 (molybdenum disulphide) اور MoOx (molybdenum oxide) کا ایک heterostructure بنایا۔ایک ہیٹرو سٹرکچر ہونے کے ناطے جس میں MoS2 اور MoOx کو ایک کیمیائی بخارات جمع کرنے کی تکنیک کے ذریعے آپس میں ملایا گیا ہے، یہ الیکٹروڈ سطح کے زیادہ رقبے کو شمسی توانائی کو جذب کرنے کی اجازت دیتا ہے۔جب روشنی کی شعاعیں الیکٹروڈ سے ٹکراتی ہیں، تو فوٹو حساس MoS2 الیکٹران پیدا کرتا ہے اور اس کے ساتھ ساتھ خالی جگہیں پیدا کرتا ہے جسے سوراخ کہتے ہیں۔MoOx الیکٹرانوں اور سوراخوں کو الگ رکھتا ہے، اور الیکٹران کو بیٹری سرکٹ میں منتقل کرتا ہے۔

یہ شمسی بیٹری، جو مکمل طور پر شروع سے جمع کی گئی تھی، مصنوعی شمسی روشنی کے سامنے آنے پر اچھی طرح کام کرتی پائی گئی۔اس بیٹری میں استعمال ہونے والے ہیٹرسٹرکچر الیکٹروڈ کی ساخت کا ٹرانسمیشن الیکٹران مائکروسکوپ کے ساتھ بھی بڑے پیمانے پر مطالعہ کیا گیا ہے۔مطالعہ کے مصنفین فی الحال اس طریقہ کار کا پتہ لگانے کے لیے کام کر رہے ہیں جس کے ذریعے MoS2 اور MoOx لیتھیم انوڈ کے ساتھ مل کر کام کرتے ہیں جس کے نتیجے میں کرنٹ پیدا ہوتا ہے۔اگرچہ یہ شمسی بیٹری روشنی کے ساتھ فوٹ حساس مواد کا زیادہ تعامل حاصل کرتی ہے، لیکن اسے ابھی لیتھیم آئن بیٹری کو مکمل طور پر ری چارج کرنے کے لیے کرنٹ کی زیادہ سے زیادہ سطح حاصل کرنا ہے۔اس مقصد کو ذہن میں رکھتے ہوئے، ٹی این نارائنن کی لیب اس بات کی کھوج کر رہی ہے کہ اس طرح کے ہیٹرو سٹرکچر الیکٹروڈز موجودہ دور کی شمسی بیٹریوں کے چیلنجوں سے نمٹنے کے لیے کس طرح راہ ہموار کر سکتے ہیں۔