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लैपटॉप, स्मार्टफोन, सौर कोशिकाओं के लिए पारदर्शी प्रवाहकीय फिल्म बनाने के लिए सस्ता, पर्यावरणीय रूप से अनुकूल तरीका

Anonim

पारदर्शी प्रवाहकीय फिल्में अब हमारे दैनिक जीवन का एक अभिन्न हिस्सा हैं। सौर कोशिकाओं में स्मार्टफोन, टैबलेट, लैपटॉप, फ्लैट स्क्रीन या (बड़े पैमाने पर) में चाहे। फिर भी वे निर्माण के लिए महंगी और जटिल हैं। अब, एम्पा के शोधकर्ता इस तरह की टीसीओ फिल्मों के उत्पादन की एक विधि विकसित करने में सफल हुए हैं, क्योंकि वे जानते हैं कि यह केवल सस्ता नहीं है, बल्कि सरल और अधिक पर्यावरण अनुकूल है।

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यह हमारे सभी दैनिक गैजेट्स के लिए टचस्क्रीन की आवश्यकता है कि वे पारदर्शी हैं और साथ ही विद्युत प्रवाहकीय भी हैं। सौर कोशिकाएं ऐसी फिल्म के बिना काम करने में भी असमर्थ हैं, जो सूरज की रोशनी को पार करने की अनुमति देती है, लेकिन वर्तमान उत्पन्न भी कर सकती है। परंपरागत "पारदर्शी प्रवाहकीय ऑक्साइड" (टीसीओ) फिल्मों में इंडियम और टिन ऑक्साइड का मिश्रण होता है। इंडियम इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग में बहुत अधिक मांग में है, लेकिन दुर्लभ है, और इसलिए महंगा है।

एक सस्ता विकल्प (कम से कम उपयोग की जाने वाली सामग्रियों के मामले में) एल्यूमीनियम के साथ मिश्रित जिंक ऑक्साइड को नियोजित करता है, जो आम तौर पर प्लाज्मा स्पटरिंग के माध्यम से उच्च वैक्यूम में सब्सट्रेट पर लगाया जाता है। हालांकि, विनिर्माण प्रक्रिया जटिल है, जो इसे महंगी बनाती है। इसके अलावा, यह ऊर्जा-केंद्रित है और इसलिए पारिस्थितिकीय परिप्रेक्ष्य से आदर्श नहीं है। थिन फिल्म्स और फोटोवोल्टिक्स के प्रयोगशाला में एम्पा शोधकर्ताओं ने अब वैक्यूम के बिना एल्यूमीनियम और जस्ता नमक से बने एक टीसीओ फिल्म को लागू करने के लिए पानी आधारित विधि विकसित की है।

कम ऊर्जा खपत

नई विधि का एक अन्य लाभ यह है कि उत्पादन के आखिरी चरण के दौरान, जिसमें टीसीओ फिल्म "ठीक हो गई" है, सब्सट्रेट को पहले से ही मामले में 400 से 600 डिग्री तक गर्म करने की आवश्यकता नहीं है, बल्कि केवल 9 0 डिग्री है। "इसका मतलब है कि हमारी पद्धति न केवल सस्ता और अधिक पर्यावरणीय रूप से अनुकूल है, बल्कि कम ऊर्जा की भी आवश्यकता है और अनुसंधान दल से हेराल्ड हैगेंडरफर बताते हैं कि अधिक ताप-संवेदनशील सबस्ट्रेट्स जैसे कि लचीला प्लास्टिक का उपयोग करना भी संभव है।

हालांकि, सबसे बड़ा अंतर विनिर्माण प्रक्रिया के पीछे सिद्धांत में निहित है। जबकि स्पटरिंग विधि के साथ, टीसीओ फिल्म को एम्पा विधि के साथ एक उच्च ऊर्जा प्लाज्मा का उपयोग करके उच्च वैक्यूम में सब्सट्रेट पर जमा किया जाता है, यह एक प्रकार के आणविक स्व-संगठन के माध्यम से होता है। इस प्रकार, टीसीओ फिल्म "खुद से" बढ़ती है - इसके बाद उच्च तापमान थर्मल उपचार नहीं होता है। उत्कृष्ट चालकता उत्पन्न करने के लिए एक यूवी दीपक के साथ एक छोटी विकिरण प्रक्रिया पर्याप्त है।

फिर भी यहां, एक समस्या को दूर करना था: एल्यूमीनियम जिंक ऑक्साइड (एज़ो) ऊपर की ओर बढ़ने के लिए पसंद करता है - जैसे चूना पत्थर गुफा में स्टालाग्माइट्स। इष्टतम चालकता के लिए, हालांकि, "खंभे" के बीच कोई अंतराल नहीं होना चाहिए। एम्पा टीम द्वारा तैयार किया गया सरल समाधान क्रिस्टल बढ़ती प्रक्रिया के दौरान "आण्विक ढक्कन" का उपयोग करना था। इस प्रकार, सामग्री केवल सीमित ऊंचाई तक बढ़ सकती है और इसके बजाय चौड़ाई के रास्ते बढ़ती है, जिसके परिणामस्वरूप एक कॉम्पैक्ट फिल्म होती है जो पारदर्शी होती है और इसमें अधिकतम चालकता होती है।

टीसीओ फिल्में और भी कुशल बनने के लिए

अयोध्या तिवारी के नेतृत्व में एम्पा टीम अब एज़ो फिल्मों में सुधार करने के लिए काम कर रही है। विद्युत चालकता और पारदर्शिता के मामले में, वे पहले से ही इंडियम युक्त टीसीओ फिल्मों के साथ प्रतिस्पर्धा कर सकते हैं, लेकिन सौर कोशिकाओं में उनके उपयोग के संबंध में कुछ अनुकूलन अभी भी आवश्यक है। तिवारी और उनके सहयोगी टीसीओ फिल्म मोटाई को एक से दो माइक्रोन से कुछ सौ नैनोमीटर तक कम करना चाहते हैं। यह एज़ो फिल्मों को लचीला सौर कोशिकाओं में इस्तेमाल करने की अनुमति देगा, और उपयोग की जाने वाली सामग्री की मात्रा को कम करेगा। तिवारी की टीम वर्तमान में जैविक सौर कोशिकाओं के इंडियम मुक्त उत्पादन पर एक और एम्पा अनुसंधान समूह के साथ काम कर रही है, जो प्रक्रिया को सस्ता और अधिक टिकाऊ बनाती है।

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कहानी स्रोत:

Empa द्वारा प्रदान की जाने वाली सामग्री। नोट: सामग्री शैली और लंबाई के लिए संपादित किया जा सकता है।


जर्नल संदर्भ :

  1. एच। हेंगेंडर, के। लिएनौ, एस निशिवाकी, सीएम फेला, एल क्रांज, एआर उहल, डी। जेगर, एल। लुओ, सी। ग्रेटनर, एस बुशेलर, वाईई रोमान्युक, एएन तिवारी। अत्यधिक पारदर्शी और आचरणशील जेएनओ: कम तापमान जलीय घोल दृष्टिकोण से एआई पतला फिल्मेंउन्नत सामग्री, 2014 डीओआई: 10.1002-adma.201303186