सबसे आशाजनक उभरती सौर सेल प्रौद्योगिकियों में से एक की दक्षता में भारी वृद्धि देखी गई है। दक्षिण कोरिया में UNIST के इंजीनियरों ने 18.1% की विश्व रिकॉर्ड दक्षता वाला क्वांटम डॉट सोलर सेल बनाया है। क्वांटम डॉट्स मूलतः केवल छोटे, गोल अर्धचालक क्रिस्टल होते हैं जो आश्चर्यजनक दक्षता के साथ प्रकाश को अवशोषित और उत्सर्जित करते हैं। क्वांटम डॉट्स के आकार को बदलकर, आप उनके साथ इंटरैक्ट करने वाले प्रकाश का रंग सेट कर सकते हैं, जिससे वे डिस्प्ले तकनीक या सेंसर में उपयोगी हो जाएंगे।
हालाँकि, अंततः उनका सबसे बड़ा उपयोग सौर कोशिकाओं में हो सकता है। अधिकांश वाणिज्यिक सौर सेल प्रकाश एकत्रित करने वाली परत के रूप में एक थोक सामग्री का उपयोग करते हैं, जिसका अर्थ है कि पूरी सतह समान तरंग दैर्ध्य को अवशोषित करती है। लेकिन क्वांटम डॉट्स विभिन्न आकारों में आ सकते हैं, जो स्पेक्ट्रम के विभिन्न हिस्सों पर ध्यान केंद्रित करते हैं, जिससे संभावित दक्षता बढ़ती है। इसके अतिरिक्त, क्वांटम डॉट्स सस्ते और निर्माण में आसान हैं और इन्हें स्प्रे समाधान में भी बनाया जा सकता है।
नए अध्ययन में, उल्सान इंस्टीट्यूट ऑफ साइंस एंड टेक्नोलॉजी (यूएनआईएसटी) के शोधकर्ताओं ने प्रौद्योगिकी में सुधार के लिए नुस्खा में कुछ समायोजन किए। कार्बनिक पदार्थों से बने क्वांटम डॉट सौर सेल सैद्धांतिक रूप से सबसे कुशल हैं, लेकिन दुर्भाग्य से उनमें सूरज की रोशनी और मौसम की स्थिति में कम स्थिर होने की कमी है, जो पूरे दिन सूरज की रोशनी के संपर्क में रहने के लिए डिज़ाइन किए गए उपकरणों के लिए आदर्श नहीं है। इस समस्या को हल करने के लिए, इन सौर कोशिकाओं को अक्सर अकार्बनिक सामग्रियों से बदल दिया जाता है, लेकिन इससे उनकी दक्षता भी सीमित हो जाती है।
UNIST टीम ने कार्बनिक पेरोक्साइड से क्वांटम डॉट्स बनाए और क्वांटम डॉट्स को सब्सट्रेट से जोड़ने की एक नई विधि विकसित की, जिससे वे एक साथ करीब आ सकें। इससे दक्षता 2020 में 16.6% से बढ़कर रिकॉर्ड 18.1% हो गई। इस रिकॉर्ड को यूएस नेशनल रिन्यूएबल एनर्जी लेबोरेटरी (एनआरईएल) द्वारा स्वतंत्र रूप से मान्यता दी गई थी।
इससे भी बेहतर, नए सौर सेल कहीं अधिक स्थिर हैं। सामान्य परिस्थितियों में, वे 1,200 घंटों तक पूर्ण शक्ति बनाए रख सकते हैं, और 80°C (176°F) के उच्च तापमान के तहत, वे 300 घंटों तक दक्षता बनाए रख सकते हैं। दो साल के भंडारण के बाद भी उन्होंने समान रूप से अच्छा प्रदर्शन किया।
क्वांटम डॉट सौर कोशिकाओं को अभी भी एक लंबा रास्ता तय करना है, इससे पहले कि वे हर दिन उपयोग किए जाने वाले सिलिकॉन सौर कोशिकाओं को पकड़ सकें, जिसके लिए अनुसंधान और विकास आधी सदी आगे है और तेजी से अपनी सैद्धांतिक अधिकतम दक्षता के करीब पहुंच रहे हैं। उसी समय, क्वांटम डॉट्स वास्तव में 2010 के आसपास ही प्रयोगशाला में प्रवेश कर पाए, और उस समय उनकी दक्षता 4% से कम थी। दक्षता में सुधार करते हुए, सस्ती और सरल विनिर्माण प्रक्रियाएं फोटोवोल्टिक सतहों की एक विस्तृत श्रृंखला बनाने के लिए प्रौद्योगिकी को बढ़ाने में मदद कर सकती हैं।
यह शोध नेचर एनर्जी जर्नल में प्रकाशित हुआ था।