UV کمزوری کے ذریعے توڑنا: اگلا-جنرل ڈاؤن شفٹنگ اور بلاکنگ ٹیکنالوجیز ہیٹروجنکشن سولر ماڈیولز کی عمر بڑھاتی ہیں

چونکہ شمسی صنعت اعلی کارکردگی اور طویل آپریشنل عمر کی طرف تیز ہوتی ہے، heterojunction (HJT) سولر ٹیکنالوجی اگلی-جنریشن فوٹوولٹک سسٹمز کے لیے ایک سرکردہ امیدوار کے طور پر ابھری ہے۔ تاہم، ایک مستقل تکنیکی رکاوٹ-الٹرا وائلٹ (UV)-حوصلہ افزائی انحطاط-نے HJT ماڈیولز کی حقیقی-دنیا کی پائیداری کو محدود کر دیا ہے۔ اب، اختراعات کی ایک نئی لہر پر مرکوز ہے۔UV نیچے شفٹنگاورUV بلاک کرنابڑے پیمانے پر تعیناتی کے لیے HJT سیلز کی مکمل صلاحیت کو کھول کر اس رکاوٹ کو دور کرنے کے لیے تیار ہے۔

ہیٹروجنکشن سولر پینلز کرسٹل لائن سلیکون پر مشتمل ہوتے ہیں جو بے شکل (غیر-کرسٹل لائن) سلکان کی پتلی تہوں کے ساتھ جوڑتے ہیں۔ نتیجے کے طور پر، ان پینلز میں روایتی PERC پینلز (پاسیویٹڈ ایمیٹر، ریئر سیل) سولر پینلز سے زیادہ اعلی کارکردگی کا فائدہ/نقصان اور بہتر درجہ حرارت کی خصوصیات ہیں۔ پھر بھی، HJT کی (heterojunction) UV حساسیتیں اب بھی HJT خلیات کا مسئلہ ہیں اور ان کی حساس انٹرفیس پرتیں (مثال کے طور پر، TCO - شفاف کنڈکٹنگ آکسائڈ) دونوں تیز رفتار عمر سے متاثر ہوتی ہیں جب ہائی-توانائی والے UV فوٹون کے سامنے آتے ہیں۔ اس کے علاوہ، HJT سیل کے چارج کیریئرز HJT سیلز کے ذریعے کم چارج جمع کر سکتے ہیں اور چارج کیریئرز کے بڑھتے ہوئے نقصان اور/یا چارج کیرئیر کے دوبارہ ملاپ کی شرحوں میں اضافہ ان HJT سیلوں سے پاور آؤٹ پٹ میں کمی کا سبب بنے گا۔

HJT پینل کے ڈھانچے کو UV تابکاری کے نقصان کو کم کرنے کے لیے حل قائم کرتے ہوئے، محققین اور مینوفیکچررز نے HJT پینل کی آپٹیکل کارکردگی کو بہتر بنانے کے لیے دو الگ الگ حکمت عملیوں پر مل کر کام کیا ہے، جو HJT پینل کے ڈھانچے کو ہونے والے UV نقصان کو کم کرنے میں مدد کرے گی۔ حکمت عملی ایک دوسرے کی تکمیل کرتی ہیں، اس لحاظ سے کہ کس طرح ہر ایک الٹرا وایلیٹ لائٹ کو HJT پینل کی ساخت کو نقصان پہنچانے سے روکتی ہے۔

UV ڈاون شفٹنگ میں خصوصی luminescent مواد-اکثر نایاب-زمین-بیسڈ فاسفورس یا ایڈوانس کوانٹم ڈاٹس-کو ماڈیول کی انکیپسولنٹ یا فرنٹ انکیپسولنٹ پرت میں ضم کرنا شامل ہے۔ یہ مواد اعلی-توانائی والے UV فوٹون (عام طور پر 280–400 nm) جذب کرتے ہیں اور انہیں دوبارہ-کم توانائی، نظر آنے والی روشنی (عام طور پر سبز، پیلا یا سرخ) کے طور پر خارج کرتے ہیں، جسے HJT خلیات مؤثر طریقے سے بجلی میں تبدیل کر سکتے ہیں۔

یوروپی سولر انوویشن سینٹر کی ایک سینئر فوٹو وولٹک ریسرچر ڈاکٹر ایلینا مارچیٹی کے مطابق، "ڈاؤن شفٹنگ مؤثر طریقے سے پرجیوی انحطاط کے راستے کو کارکردگی کے اثاثے میں بدل دیتی ہے۔ UV فوٹونز کو TCO یا -Si:H کی تہوں کو نقصان پہنچانے کی بجائے، ہم انہیں مفید فوٹونز میں تبدیل کرتے ہیں جو موجودہ نسل میں حصہ ڈالتے ہیں۔" ابتدائی فیلڈ ٹیسٹوں نے یہ ظاہر کیا ہے کہ آپٹمائزڈ ڈاون شفٹنگ انکیپسولنٹس والے ماڈیولز UV-حوصلہ افزائی انحطاط کو 65% تک کم کر سکتے ہیں جبکہ اضافی تبدیل شدہ مرئی روشنی کی وجہ سے مختصر-سرکٹ کرنٹ میں 1.5–2.8% تک اضافہ کر سکتے ہیں۔

حالیہ پیش رفتوں میں یوروپیم-ڈوپڈ آرگنومیٹالک فریم ورک اور لیڈ-فری پیرووسکائٹ کوانٹم ڈاٹس کا استعمال شامل ہے جو اعلیٰ فوٹوولومینیسینس کوانٹم پیداوار اور بہترین-طویل مدتی استحکام پیش کرتے ہیں۔ نظری وضاحت یا چپکنے سے سمجھوتہ کیے بغیر، یہ نیچے کی طرف جانے والی تہوں کو ethylene-vinyl acetate (EVA) اور polyolefin elastomer (POE) encapsulants دونوں میں ضم کیا جا رہا ہے۔

UV بلاکنگ UV فوٹونز کو ماڈیول کی حساس سیل تہوں تک پہنچنے سے روک کر کی جاتی ہے، اس مقصد کو حاصل کرنے کے لیے اسے ایک زیادہ سیدھا راستہ بناتا ہے لیکن صرف معیاری UV جاذب استعمال کرنا کافی نہیں ہے۔ روایتی بلاکرز عام طور پر نیلے-وائلٹ سپیکٹرم ایریا (450 nm سے کم) کے کچھ حصے کو کاٹ کر بجلی پیدا کرنے کے لیے شمسی وسائل کو کم کرتے ہیں۔

Next-generation UV-blocking films use multilayer interference coatings or hybrid organic-inorganic barriers that selectively reflect or absorb UV light (280 nm to 380 nm), while allowing >95% مرئی اور قریب اورکت روشنی (400 nm سے 1200 nm) گزرنے کے لیے۔ ان فلموں کو سولر ماڈیول کے سامنے والے شیشے میں یا ایک آزاد انٹرلیئر کے طور پر شامل کیا جا سکتا ہے۔

اس ٹکنالوجی کی ایک مثال UV-بلاکنگ لیپت فرنٹ گلاس ہے جو فرون ہوفر انسٹی ٹیوٹ فار سولر انرجی سسٹمز اور شیشے کے ایک بڑے مینوفیکچرر کے درمیان مشترکہ طور پر تیار کیا گیا ہے۔ یہ UV بلاک کرنے والا لیپت سامنے والا گلاس UV ٹرانسمیشن کو کم کرتا ہے۔<3% of the total incident light while maintaining 96% of the visible light transmission. Accelerated aging tests (IEC 61215) using HJT modules with UV-blocking front glass show that the retained power after 2,000 hours of UV exposure is 94% as compared with only 79% for control modules with standard glass.

UV پروٹیکشن ٹیکنالوجی میں تازہ ترین پیش رفت اس بات کی نشاندہی کرتی ہے کہ ایک مشترکہ نقطہ نظر جس میں UV بلاک کرنے والی فلمیں اور ڈاون شفٹنگ encapsulants دونوں شامل ہیں سولر فوٹوولٹک (PV) ماڈیولز کی مفید زندگی اور کل توانائی کی پیداوار کو زیادہ سے زیادہ کرنے کا بہترین حل پیش کرتا ہے۔ تحفظ کی پہلی سطح PV ماڈیول کی سطح پر UV-بلاکنگ فلم رکھ کر حاصل کی جاتی ہے، جو اس تہہ میں داخل ہونے سے زیادہ تر UV فوٹونز کو ختم کر دے گی۔ کوئی بھی UV لائٹ جو اس رکاوٹ کے ذریعے داخل ہوتی ہے اسے گرفت میں لے لیا جائے گا اور نیچے شفٹنگ انکیپسولنٹ کا استعمال کرتے ہوئے بے ضرر نظر آنے والی روشنی میں تبدیل کر دیا جائے گا۔ یہ دو پرتوں والا ڈیزائن PV ماڈیول کو زیادہ سے زیادہ تحفظ فراہم کرتا ہے، جس کے نتیجے میں ماڈیول کی طویل زندگی اور توانائی کی کل پیداوار میں اضافہ ہوتا ہے۔

PV آلات کے درج ذیل بڑے مینوفیکچررز نے UV تحفظ کی تکنیک کے ساتھ HJT ماڈیولز کی پائلٹ پروڈکشن شروع کر دی ہے: یورپ میں مختلف مینوفیکچررز اور چین میں مختلف مینوفیکچررز۔ ابتدائی تخمینوں کے مطابق، ان دو UV تحفظ کی تکنیکوں کے لیے اضافی مواد کی لاگت تقریباً $1.20 سے $1.80 فی HJT ماڈیول ہوگی۔ اس اضافی مادی لاگت کی تلافی کی کارکردگی میں 0.8% سے 1.5% تک اضافے سے اور ماڈیولز کی کارآمد زندگی کو 25 سال سے 30 سال یا اس سے زیادہ تک بڑھا کر ادا کرنے کی امید ہے۔ اس طرح، HJT ماڈیولز کا استعمال بجلی کی سطحی قیمت (LCOE) کو کم کرے گا اور یوٹیلیٹی- پیمانے کے منصوبوں کے لیے سرمایہ کاری پر زیادہ منافع فراہم کرے گا۔

چینی HJT ماڈیول بنانے والی ایک سرکردہ کمپنی کے پروڈکٹ ڈائریکٹر مارک چن کا کہنا ہے کہ "UV نیچے شفٹنگ اور بلاک کرنا اب صرف تعلیمی مشقیں نہیں ہیں۔" "وہ کمرشلائزیشن کے لیے کافی پختہ ہیں۔ ہم توقع کرتے ہیں کہ 2028 تک، تمام پریمیم HJT ماڈیولز میں سے نصف سے زیادہ UV مینجمنٹ ٹیکنالوجی کی کسی نہ کسی شکل کے ساتھ بھیجے جائیں گے۔"

چونکہ شمسی توانائی کا شعبہ 30% کارکردگی اور 40-سالہ ماڈیول لائف ٹائم حاصل کرنے کی کوشش کرتا ہے، اس لیے UV ایکسپوژر بگڑنے والے ہیٹروجنکشن ماڈیولز کے حل تلاش کرنا ناگزیر ہے۔ زیادہ درست UV-بلاکنگ کوٹنگز کے ساتھ روشنی کے مواد کو نیچے منتقل کرنے میں دوہری پیشرفت اس کو حاصل کرنے کے لیے ایک بہت واضح اور فعال راستہ بناتی ہے۔ HJT ماڈیولز کے حساس انٹرفیس کی حفاظت کرتے ہوئے، یہ ٹیکنالوجیز سولر فارمز کی اگلی نسل کو، لمبی عمر اور توانائی کی پیداوار کے ساتھ ساتھ کم قیمت پر صاف ستھری بجلی فراہم کرنے کی اجازت دینے میں مدد کرتی ہیں۔ حقیقی پائیدار Heterojunction Photovoltaics کا وقت آ گیا ہے!