पेरोव्स्काइट सोलर सेल: सिलिकॉन का सस्ता, छपने वाला प्रतिद्वंद्वी — बशर्ते यह टिके

स्वच्छ ऊर्जा में बहुत कम तकनीकें पेरोव्स्काइट सोलर सेल जितनी तेज़ी से सुधरी हैं। महज़ एक दशक से कुछ ज़्यादा में लैब में इसकी दक्षता लगभग 4 प्रतिशत से बढ़कर 25 प्रतिशत से ऊपर पहुँच गई है — यानी उन सिलिकॉन सेल के बराबर जो आधी सदी से छतों पर छाए हैं। सवाल अब यह नहीं कि पेरोव्स्काइट काम करता है या नहीं, बल्कि यह कि यह टिक सकता है या नहीं।

यहाँ "पेरोव्स्काइट" का मतलब क्या है

पेरोव्स्काइट कोई एक पदार्थ नहीं, बल्कि एक क्रिस्टल संरचना है — परमाणुओं के सजने का एक ख़ास तरीक़ा, जिसका नाम खनिज कैल्शियम टाइटेनेट पर पड़ा। सोलर सेल में इस्तेमाल होने वाले पेरोव्स्काइट आमतौर पर मेटल-हैलाइड यौगिक होते हैं, अक्सर सीसे (lead) के इर्द-गिर्द बने, जो यही संरचना साझा करते हैं।

इन्हें ख़ास बनाता है इनका बनने का तरीक़ा। सिलिकॉन के उलट, जिसे ऊँचे तापमान और ऊर्जा-भारी प्रोसेसिंग चाहिए, पेरोव्स्काइट फ़िल्म कम तापमान पर घोल से बनाई जा सकती है — यहाँ तक कि लचीली सतहों पर छापी या कोट की जा सकती है। यह सस्ते, हल्के, मोड़े जा सकने वाले सौर पैनल की ओर इशारा करता है।

उत्साह जायज़ क्यों है

• तेज़ दक्षता वृद्धि। एक अंक से 25 प्रतिशत से ऊपर तक की चढ़ाई सौर शोध के इतिहास में सबसे तेज़ में से एक है।
• कम-लागत प्रोसेसिंग। घोल-आधारित तरीक़े पारंपरिक सिलिकॉन की तुलना में निर्माण की ऊर्जा और लागत घटा सकते हैं।
• टैंडेम सेल। सिलिकॉन सेल के ऊपर पेरोव्स्काइट की परत चढ़ाने से हर परत धूप के अलग-अलग हिस्से पकड़ती है। इन टैंडेम डिज़ाइनों ने लैब दक्षता को दोनों मटेरियल की अलग-अलग सीमा से आगे — 30 प्रतिशत से ऊपर — पहुँचा दिया है।
• लचीलापन। पतली, मुड़ने वाली पेरोव्स्काइट फ़िल्म उन सतहों को बिजली दे सकती है जिन्हें सिलिकॉन आसानी से नहीं ढक सकता।

स्थिरता की समस्या

मुख्य रुकावट है टिकाऊपन। पेरोव्स्काइट मटेरियल नमी, गर्मी, ऑक्सीजन और यहाँ तक कि ख़ुद धूप के संपर्क में ख़राब हो सकते हैं — वही धूप जिसे इन्हें बटोरना है। सिलिकॉन पैनल 25 साल की वारंटी के साथ आते हैं; पेरोव्स्काइट को साबित करना होगा कि वे नियंत्रित लैब के बाहर इस उम्र के क़रीब पहुँच सकते हैं।

एक दूसरी चिंता भी है: ज़्यादातर उच्च-दक्षता पेरोव्स्काइट में सीसा (lead) होता है, जो एक ज़हरीली धातु है — इससे सुरक्षित निर्माण, एनकैप्सुलेशन और जीवन-अंत रीसाइक्लिंग पर सवाल उठते हैं। सीसा-कम और टिन-आधारित विकल्पों पर शोध सक्रिय है, पर अभी उतना दक्ष नहीं।

पेरोव्स्काइट दिखाता है कि एक नया मटेरियल प्रदर्शन में जमे-जमाए मटेरियल के कितनी जल्दी क़रीब पहुँच सकता है — और यह कि आख़िरी, बिना चमक वाली समस्या, दशकों तक टिकना, अक्सर हल करना सबसे कठिन होती है।

भारत के लिए यह क्यों मायने रखता है

भरपूर धूप और सौर क्षमता की बड़ी मुहिम वाले देश के लिए, एक सस्ती, छपने वाली, स्थानीय रूप से बनाई जा सकने वाली सौर तकनीक अहम होगी। भारतीय शोध संस्थान पेरोव्स्काइट सेल और स्थिरता पर सक्रिय रूप से काम कर रहे हैं, और यहाँ की प्रगति सीधे राष्ट्रीय ऊर्जा लक्ष्यों में जुड़ सकती है — बशर्ते टिकाऊपन और सुरक्षा के सवालों का ईमानदार जवाब मिले।

अक्सर पूछे जाने वाले सवाल

पेरोव्स्काइट सोलर सेल क्या है?

यह एक सोलर सेल है जो पेरोव्स्काइट क्रिस्टल संरचना वाले मटेरियल — आमतौर पर मेटल-हैलाइड यौगिक — का उपयोग कर धूप को बिजली में बदलता है। ये फ़िल्म ऊर्जा-भारी सिलिकॉन के उलट कम तापमान पर घोल से बनाई जा सकती हैं।

पेरोव्स्काइट सोलर सेल कितने दक्ष हैं?

लैब में सिंगल-जंक्शन पेरोव्स्काइट सेल अब 25 प्रतिशत से ऊपर दक्षता देते हैं, जो सिलिकॉन के बराबर है, और पेरोव्स्काइट-ऑन-सिलिकॉन टैंडेम सेल 30 प्रतिशत पार कर चुके हैं — हालाँकि व्यावसायिक मॉड्यूल आमतौर पर लैब रिकॉर्ड से कम प्रदर्शन करते हैं।

पेरोव्स्काइट सोलर सेल अभी हर जगह क्यों नहीं हैं?

इनकी मुख्य कमज़ोरी है स्थिरता: पेरोव्स्काइट मटेरियल नमी, गर्मी और प्रकाश से ख़राब हो सकते हैं, इसलिए इन्हें साबित करना होगा कि ये सिलिकॉन की तरह दशकों टिक सकते हैं। ज़्यादातर में ज़हरीला सीसा भी होता है, जिससे निर्माण और रीसाइक्लिंग की चिंता उठती है।