सार:
गंभीर प्रकाश क्षीणन और जल क्षरण समस्याओं के कारण वैज्ञानिक समुदाय द्वारा पानी के नीचे सौर ऊर्जा उत्पादन को लंबे समय से एक दुर्गम इंजीनियरिंग निषिद्ध क्षेत्र माना गया है। हालाँकि, एक नवीनतम वैज्ञानिक अनुसंधान विकास इस पारंपरिक समझ को उलट रहा है। नई पेरोव्स्काइट फोटोवोल्टिक सामग्रियों के डिजाइन को अनुकूलित करके, एक बहुराष्ट्रीय वैज्ञानिक अनुसंधान टीम ने सफलतापूर्वक एक सौर सेल विकसित किया है जो पानी के नीचे के वातावरण में स्थिर रूप से काम कर सकता है और उच्च फोटोइलेक्ट्रिक रूपांतरण दक्षता प्राप्त कर सकता है, जो महासागर अवलोकन सेंसर, स्वायत्त पानी के नीचे वाहनों (एयूवी) और दीर्घकालिक पानी के नीचे निगरानी नेटवर्क के लिए ऊर्जा आत्मनिर्भरता के लिए एक नया रास्ता खोलता है।
पारंपरिक ज्ञान में, पानी के नीचे फोटोवोल्टिक उपयोग को दो प्रमुख प्राकृतिक बाधाओं का सामना करना पड़ता है। पहला वर्णक्रमीय विशेषताओं में नाटकीय परिवर्तन है। पानी, एक मजबूत अवशोषित माध्यम के रूप में, अधिकांश अवरक्त और लाल प्रकाश स्पेक्ट्रम को जल्दी से अवशोषित कर लेगा, जिससे पानी के नीचे प्रवेश करने वाला प्रकाश मुख्य रूप से एक संकीर्ण नीले-हरे बैंड में केंद्रित हो जाएगा। पूर्ण-स्पेक्ट्रम सूर्य के प्रकाश के लिए डिज़ाइन किए गए पारंपरिक सिलिकॉन-आधारित सौर कोशिकाओं में पानी के नीचे बेहद बेमेल अवशोषण स्पेक्ट्रम होता है, और उनकी दक्षता में तेजी से गिरावट आती है। दूसरा भौतिक स्थिरता का मुद्दा है। पेरोव्स्काइट सामग्री, जो अपनी उच्च दक्षता के लिए जानी जाती है, नमी से आसानी से नष्ट हो जाती है। लंबे समय तक काम के लिए उन्हें जल-समृद्ध या यहां तक कि उच्च-लवणता वाले समुद्री वातावरण में रखने से भारी भौतिक और रासायनिक चुनौतियों का सामना करना पड़ता है।
इन समस्याओं को दूर करने के लिए, वैज्ञानिक अनुसंधान टीम ने पानी के नीचे नीले-हरे प्रकाश स्पेक्ट्रम के लिए पेरोव्स्काइट सामग्री की ऊर्जा बैंड संरचना और रासायनिक संरचना को फिर से डिजाइन किया, और बैंड गैप को सटीक रूप से समायोजित किया ताकि इसकी ऑप्टिकल अवशोषण चोटी पानी के नीचे फ़िल्टर किए गए नीले-हरे स्पेक्ट्रम के साथ अत्यधिक ओवरलैप हो, इस प्रकार गहरे पानी में प्रवेश करने वाले फोटॉनों की अधिकतम कैप्चर और ऊर्जा रूपांतरण प्राप्त हो सके। साथ ही, अनुसंधान टीम ने नए हाइड्रोफोबिक पॉलिमर और मल्टी-लेयर डेंस बैरियर फिल्म तकनीक का उपयोग करके बैटरी पैकेजिंग और इंटरफ़ेस सुरक्षा परतों में महत्वपूर्ण नवाचार किए हैं, जो न केवल पानी के अणुओं और घुलनशील नमक आयनों को पेरोव्स्काइट प्रकाश-अवशोषित परत में प्रवेश करने और संक्षारण करने से पूरी तरह से अलग करता है, बल्कि बैटरी की सतह पर कुशल अपवर्तन और प्रकाश के प्रवेश को भी सुनिश्चित करता है।
