Sun-free photovoltaics
ಸೂರ್ಯ-ಮುಕ್ತ ದ್ಯುತಿವಿದ್ಯುತೀಕ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವು ದ್ಯುತಿವಿದ್ಯುತೀಕ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವಾಗಿದ್ದು, ವಿದ್ಯುತ್ ಉತ್ಪಾದಿಸಲು ಸೂರ್ಯನ ಬೆಳಕಿನ ಅಗತ್ಯವಿರುವುದಿಲ್ಲ. ಈ ತಂತ್ರವನ್ನು ಮ್ಯಾಸಚೂಸೆಟ್ಸ್ ಇನ್ಸ್ಟಿಟ್ಯೂಟ್ ಆಫ್ ಟೆಕ್ನಾಲಜಿಯ ಸಂಶೋಧನಾ ತಂಡವು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಿದೆ. ದ್ಯುತಿವಿದ್ಯುತೀಕ ಕೋಶಗಳು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ತರಂಗಾಂತರಗಳಲ್ಲಿ ಬೆಳಕನ್ನು ಅತ್ಯಂತ ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿ ವಿದ್ಯುಚ್ಛಕ್ತಿಯಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸುತ್ತವೆ. ಸೂರ್ಯ-ಮುಕ್ತ ದ್ಯುತಿವಿದ್ಯುತೀಕದ ಮೇಲ್ಮೈ ವೈಶಿಷ್ಟ್ಯಗಳನ್ನು ಶಾಖದ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ತರಂಗಾಂತರಗಳಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸುವ ರೀತಿಯಲ್ಲಿ ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸಲಾಗಿದೆ. ಇದು ಅಸ್ತಿತ್ವದಲ್ಲಿರುವ ಥರ್ಮೋಫೋಟೋವೋಲ್ಟಾಯಿಕ್ (ಟಿಪಿವಿ) ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳ ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ವಸ್ತುವಿನ ಮೇಲ್ಮೈಯನ್ನು ಶತಕೋಟಿ ನ್ಯಾನೊಸ್ಕೇಲ್ ಗುಂಡಿಗಳಿಂದ ಕೆತ್ತಲಾಗಿದೆ, ಇದರಿಂದಾಗಿ ಇದು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ತರಂಗಾಂತರಗಳಲ್ಲಿ ತರಂಗವನ್ನು ಹೊರಸೂಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಅಗತ್ಯವಿಲ್ಲದ ಇತರ ತರಂಗಾಂತರಗಳನ್ನು ನಿಗ್ರಹಿಸುತ್ತದೆ. ಮೇಲ್ಮೈಯು ಶಾಖ ಶಕ್ತಿಗೆ ಒಡ್ಡಿಕೊಂಡಾಗ, ಅದು ಅಗತ್ಯ ತರಂಗಾಂತರಗಳಲ್ಲಿ ಬೆಳಕಿನ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಹೊರಸೂಸುತ್ತದೆ. ವಿಕಿರಣವನ್ನು ಅನ್ವಯಿಸಿದಾಗ ಪರಮಾಣುಗಳು ಮುಕ್ತ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳನ್ನು ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡುತ್ತವೆ, ಹೀಗಾಗಿ ವಿದ್ಯುತ್ ಅನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತವೆ. ಅಭಿವೃದ್ಧಿ ರೇಡಿಯೋಐಸೋಟೋಪ್ಗಳನ್ನು ಬಳಸುವ ಸಾಧನವು ವಿಕಿರಣಶೀಲ ಕೊಳೆತ ಎಂಬ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು 30 ವರ್ಷಗಳವರೆಗೆ ಯಾವುದೇ ಅಡಚಣೆಯಿಲ್ಲದೆ ವಿದ್ಯುತ್ ಉತ್ಪಾದಿಸುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. ಇದೇ ರೀತಿಯ ಮತ್ತೊಂದು ಸಾಧನವನ್ನು ಎಮ್ಐಟಿಯ ಸಂಶೋಧಕರು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಿದ್ದಾರೆ, ಇದು ಬ್ಯುಟೇನ್ ಅನ್ನು ಇಂಧನ ಮೂಲವಾಗಿ ಬಳಸುತ್ತದೆ. ಇದು ಒಂದು ಗುಂಡಿಯ ಗಾತ್ರವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ ಮತ್ತು ಇದೇ ಗಾತ್ರದ ಲಿಥಿಯಂ-ಐಯಾನ್ ಬ್ಯಾಟರಿಗಿಂತ ಮೂರು ಪಟ್ಟು ಹೆಚ್ಚು ಕಾಲ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ ಎಂದು ಅಂದಾಜಿಸಲಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಇಂಧನ ತುಂಬಿದ ತಕ್ಷಣ ಮರುಚಾರ್ಜ್ ಮಾಡುವ ಪ್ರಯೋಜನವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. 1960ರ ದಶಕದಲ್ಲಿ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಲಾದ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವಾದ ಥರ್ಮೋ-ಫೋಟೊವೋಲ್ಟಾಯಿಕ್ಸ್, ಶಾಖ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ವಿದ್ಯುತ್ ಆಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. ದ್ಯುತಿವಿದ್ಯುತೀಕ ಕೋಶಗಳು ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸಲು ಸೂರ್ಯನ ಬೆಳಕು ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ಅಗತ್ಯವಿಲ್ಲ ಎಂದು ಈ ಹಿಂದೆ ತಿಳಿದಿತ್ತು. ಕಡಿಮೆ ಬ್ಯಾಂಡ್ ಅಂತರವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ದ್ಯುತಿವಿದ್ಯುತೀಕ ವಸ್ತುಗಳಲ್ಲಿ ಅತಿಗೆಂಪು ವಿಕಿರಣವನ್ನು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುವುದಿಲ್ಲ, ಆದರೂ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯು ಸಾಮಾನ್ಯ ಸಿಲಿಕಾನ್ ದ್ಯುತಿವಿದ್ಯುತೀಯ ಕೋಶಗಳಿಗಿಂತ ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಉತ್ತಮವಾಗಿದೆ. ಶಾಖವನ್ನು ಬಳಸುವ ದ್ಯುತಿವಿದ್ಯುತೀಕದ ಒಂದು ಉದಾಹರಣೆಯೆಂದರೆ ದ್ಯುತಿವಿದ್ಯುತೀಯ ಡಯೋಡ್, ಇದು ಹೈಡ್ರೋಕಾರ್ಬನ್ ಇಂಧನ ಉಷ್ಣ ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಯಿಂದ ಉಂಟಾಗುವ ಶಾಖದಿಂದ ವಿದ್ಯುಚ್ಛಕ್ತಿಯನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತದೆ. ಸೂರ್ಯ-ಮುಕ್ತ ದ್ಯುತಿವಿದ್ಯುಜ್ಜನಕಗಳಲ್ಲಿ, ಮೇಲೆ ವಿವರಿಸಿದ ಉಷ್ಣ ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಯು ದ್ಯುತಿವಿದ್ಯುತೀಯ ಡಯೋಡ್ ಬಳಸಬಹುದಾದ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ತರಂಗಾಂತರಗಳನ್ನು ಹೊರಸೂಸಲು ಸೂಕ್ಷ್ಮವಾಗಿ ಹೊಂದಿಸಲ್ಪಡುತ್ತದೆ, ಅದೇ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಡಯೋಡ್ನಿಂದ ಬಳಸಲಾಗದ ತರಂಗಾಂತರಗಳನ್ನು ನಿಲ್ಲಿಸುತ್ತದೆ. ಫೋಟಾನಿಕ್ ಸ್ಫಟಿಕದ ಮೇಲೆ ರೇಖೆಗಳು ಮತ್ತು ರಂಧ್ರಗಳಂತಹ ನ್ಯಾನೊಸ್ಕೇಲ್ನ ವೈಶಿಷ್ಟ್ಯಗಳನ್ನು ಕೆತ್ತಿಸುವ ಮೂಲಕ ಇದನ್ನು ಸಾಧಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಇದರಿಂದಾಗಿ ಸ್ಫಟಿಕದ ಮೂಲಕ ಹಾದುಹೋಗುವ ಬೆಳಕನ್ನು ಮಾರ್ಪಡಿಸಬಹುದು. ಆಪರೇಷನ್ ಟಂಗ್ಸ್ಟನ್ನ ಸ್ಲ್ಯಾಬ್ ಅನ್ನು ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ಶತಕೋಟಿ ನ್ಯಾನೊಸ್ಕೇಲ್ ಗುಂಡಿಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಉಷ್ಣ ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಯಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಪ್ರತಿ ಗುಂಡಿ ಅನುರಣಕದಂತೆ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ. ಬಿಸಿಯಾದಾಗ, ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ತರಂಗಾಂತರಗಳು ಸ್ಲ್ಯಾಬ್ನಿಂದ ಹೊರಸೂಸುತ್ತವೆ ಏಕೆಂದರೆ ಅದು ಬದಲಾದ ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಯ ವರ್ಣಪಟಲವನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತದೆ. ಅಪ್ಲಿಕೇಶನ್ಗಳು ಸೂರ್ಯ-ಮುಕ್ತ ದ್ಯುತಿವಿದ್ಯುತೀಕಗಳನ್ನು ಸ್ಮಾರ್ಟ್ಫೋನ್ಗಳಂತಹ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ಸಾಧನಗಳಲ್ಲಿ ಅನ್ವಯಿಸಬಹುದು. ಅದರ ಪ್ರಸ್ತುತ ಸಾಂದ್ರತೆಯ ಮೌಲ್ಯವು ಮುಂಬರುವ ವರ್ಷಗಳಲ್ಲಿ ಮೂರು ಪಟ್ಟು ಹೆಚ್ಚಾಗುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ, ಇದು ಮಧ್ಯದಲ್ಲಿ ರೀಚಾರ್ಜ್ ಮಾಡದೆಯೇ 20 ದಿನಗಳಿಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚು ಕಾಲ ಸ್ಮಾರ್ಟ್ಫೋನ್ಗೆ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ನೀಡುತ್ತದೆ. ಟೆಲಿವಿಷನ್ಗಳು ಮತ್ತು ಮೊಬೈಲ್ ಫೋನ್ಗಳಂತಹ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ಉಪಕರಣಗಳಂತಹ ವಿದ್ಯುತ್ ಉಪಕರಣಗಳಿಂದ ತ್ಯಾಜ್ಯ ಶಾಖವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಳ್ಳಲು ಸಹ ಇದನ್ನು ಬಳಸಬಹುದು. ಉಲ್ಲೇಖಗಳು ಸೌರ ಕೋಶ ಶಕ್ತಿ ಪರಿವರ್ತನೆ ದಕ್ಷತೆಯ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಸಹ ನೋಡಿ ಫೋಟೋಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ ಪರಿಣಾಮ ಸೌರ ಕೋಶ ದಕ್ಷತೆ ಫೋಟೋವೋಲ್ಟಾಯಿಕ್ಸ್