ఫ్రూట్ టీ నుండి డై-సెన్సిటైజ్డ్ సోలార్ సెల్ లేదా సోలార్ సెల్ ఎలా తయారు చేయాలి

డై-సెన్సిటైజ్డ్ సౌర ఘటాల యొక్క ఆవిష్కరణ పరికరం యొక్క సామర్థ్యాన్ని ఖరీదైన సిలికాన్ సౌర ఘటాలను పూర్తిగా తొలగించే స్థాయికి విస్తరించింది.

తరువాతి వ్యాసం మీరు చాలా సాధారణ పదార్థాలను ఉపయోగించి ఈ బహుముఖ రంగు-సున్నితమైన సౌర ఘటాన్ని ఎలా సులభంగా నిర్మించవచ్చో వివరిస్తుంది.

ఈ ప్రయోగం మొక్కలలోని సేంద్రీయ సమ్మేళనాన్ని, ముఖ్యంగా సేంద్రీయ రంగులను సౌర ఘటాలలో ఎలక్ట్రాన్ దాతలుగా ఉపయోగించుకునే భావనపై ఆధారపడుతుంది.

సౌర ఘటంలోని సెమీకండక్టర్ మెటీరియల్ సిలికాన్‌కు బదులుగా, మేము టైటానియం ఆక్సైడ్ (టిఒ 2) ను ఉపయోగించాము, ఇది సెమీకండక్టర్ కూడా. TiO2 యొక్క లక్షణాలు సేంద్రీయ రంగుతో ‘సున్నితత్వం’ కలిగి ఉంటే సూర్యరశ్మిని మరింత బాగా గ్రహించటానికి అనుమతిస్తాయి.

సాంప్రదాయిక సౌర ఘటాల సామర్థ్యంలో మూడవ వంతు కంటే డై-సెన్సిటైజ్డ్ సౌర ఘటాల సామర్థ్యం 7% ఎక్కువ. ఇది విస్తృత ప్రయోజనం కానప్పటికీ, సిలికాన్ కణాలతో పోలిస్తే సరళమైన ఉత్పాదక ప్రక్రియ కారణంగా డై-సెన్సిటైజ్డ్ సౌర ఘటాలు చౌకగా ఉంటాయి, ఇవి కూడా క్లిష్టంగా ఉంటాయి.

భవిష్యత్ యొక్క సౌర ఘటం?

రంగు-సున్నిత సౌర ఘటాలు వాణిజ్యపరంగా విజయవంతం కావడానికి కొన్ని సంవత్సరాలు పట్టవచ్చు, కొన్ని సమస్యలు పరిష్కరించబడితే అది సరైన మార్గంలోనే ఉంటుంది.

మొదట, కణాల దీర్ఘకాలిక స్థిరత్వ సమస్యలను పరిష్కరించుకోవాలి, ఎందుకంటే ఆక్సిజన్ చివరికి కాలక్రమేణా దానిని పాడు చేస్తుంది.

కోరిందకాయలు లేదా ఫ్రూట్ టీ నుండి తగిన రంగును తీసుకోవచ్చు. తక్కువ-ఉద్గార (తక్కువ-ఇ) గాజు మరియు టైటానియం ఆక్సైడ్ వంటి మరికొన్ని భాగాలలో చేర్చండి మరియు కిట్‌ను నిర్మించడానికి మీకు అన్ని పదార్థాలు ఉన్నాయి. ఈ ప్రయోగంలో, మేము ఎరుపు రంగు కోసం రోజ్‌షిప్ టీని ఉపయోగిస్తున్నాము.

పదార్థాలు అవసరం

• షీట్ గ్లాస్ (ముక్కలు) ఒక వైపు ప్రస్తుత-వాహక పొరతో. ఇవి కిట్లలో లభిస్తాయి మరియు ఆన్‌లైన్‌లో చూడవచ్చు. ప్రత్యామ్నాయంగా, మీరు తక్కువ-ఇ గాజుతో వెళ్ళవచ్చు మరియు వీటిని గ్లేజియర్స్ నుండి పొందవచ్చు, ఎందుకంటే పదార్థం థర్మల్ ఇన్సులేషన్ విండోస్ తయారీలో పొందుపరచబడింది. 5 x 2 సెం.మీ. పరిమాణంతో రెండు ముక్కలు పొందాలని మేము సిఫార్సు చేస్తున్నాము.
• TiO2 మరియు పాలిథిలిన్ గ్లైకాల్. తరువాతి వివిధ లేపనాలలో ఒక ప్రామాణిక పదార్ధం కానీ ఈ ప్రయోగంలో, టైటానియం ఆక్సైడ్‌ను నిలిపివేయడానికి దీనిని ఉపయోగిస్తారు.
• ఈ వస్తువులను స్థానిక రసాయన శాస్త్రవేత్త నుండి కొనుగోలు చేయవచ్చు. పాలిథిలిన్ గ్లైకాల్ ద్రవంతో పాటు 300 పరమాణు బరువును కలిగి ఉందని కూడా మీరు నిర్ధారించుకోవాలి.
• మీరు మీ కిట్‌ను ఇంటర్నెట్ నుండి కొనుగోలు చేస్తే, ఇది సాధారణంగా వైట్ సస్పెన్షన్‌తో వస్తుంది, ఇది విషయాలు సులభతరం చేస్తుంది. TiO2 యొక్క కణ పరిమాణం ఖచ్చితమైనది (సుమారుగా 20nm) మరియు చక్కగా వేరుచేయబడిందని మీరు ఖచ్చితంగా తెలుసుకోవచ్చు, ఇది మీరే చేస్తుంటే పొందడం చాలా సవాలుగా ఉంటుంది.
• మీరు వైట్ టూత్‌పేస్ట్, టిప్-ఎక్స్, వైట్ పెయింట్ లేదా టైటానియం ఆక్సైడ్‌ను కలిగి ఉన్న సారూప్య పదార్థాలను వైట్‌నర్‌గా చేర్చవచ్చు.
• ఈ ప్రయోగంలో, మేము 65% ఇథనాల్‌లో అయోడిన్ యొక్క ద్రావణాన్ని ఎలక్ట్రోలైట్‌గా ఉపయోగించాము. ఇది బాగా పనిచేస్తున్నప్పటికీ, ఇది సాధారణ ఎలక్ట్రోలైట్ యొక్క మూడింట ఒక వంతు విద్యుత్తును మాత్రమే ఉత్పత్తి చేస్తుంది.
• మా పరీక్షలో ఉపయోగించే ఫ్రూట్ టీ రోజ్‌షిప్, కానీ మందార కూడా పనిచేస్తుంది.
• గ్యాస్ క్యాంపింగ్ స్టవ్ మరియు తేలికైనది.
• బిగింపు, రింగ్ మరియు స్క్రీన్‌తో ఒక ప్రయోగశాల స్టాండ్. స్క్రీన్ యొక్క పని బేకింగ్ సమయంలో గాజుకు మద్దతు ఇవ్వడం.
• ఒక పైపెట్ కానీ మీకు ఏదీ లేకపోతే, టైటానియం ఆక్సైడ్ సస్పెన్షన్‌ను గాజుపై చుక్కలుగా వేయడానికి అనుమతించడం ద్వారా ఒక టీస్పూన్ ప్రత్యామ్నాయంగా ఉపయోగించవచ్చు.
• ట్వీజర్స్, కెటిల్, టీపాట్, హెయిర్ డ్రయ్యర్ మరియు సెల్లోటేప్.
• అల్యూమినియం రేకు యొక్క షీట్.
• పెట్రీ డిష్ లేదా రెగ్యులర్ ఫ్లాట్ బౌల్ లేదా సూప్ ప్లేట్.
• టైటానియం ఆక్సైడ్ వ్యాప్తి కోసం గ్రాఫైట్ పెన్సిల్ మరియు గాజు లేదా ప్లాస్టిక్ కార్డు.
• ఒక మల్టీమీటర్ సెట్.

డై-సెన్సిటైజ్డ్ సౌర ఘటాలు ఎలా పనిచేస్తాయి

డై-సెన్సిటైజ్డ్ సౌర ఘటం యొక్క నిర్మాణం రెండు ఫ్లాట్ షీట్ గాజులతో తయారు చేయబడింది, ఒక వైపు విద్యుత్ వాహక పొర ఉంటుంది. వాహక పూత సాధారణంగా మెటల్ ఆక్సైడ్ నుండి తయారవుతుంది.

పోరస్ పొరను సృష్టించడానికి కలిసి కాల్చిన 20 nm గురించి కొలిచే TiO2 స్ఫటికాల యొక్క రెడీ పూత (సుమారు 10 μm), రెండు గాజు ముక్కల మధ్య గుర్తించబడుతుంది.

అప్పుడు, రంగు ఈ పోరస్ పూతపై ఉంచబడుతుంది. పరిశ్రమలో, సున్నితమైన సౌర ఘటాల కోసం ఎంచుకున్న రంగులో నోబెల్ మెటల్ రుథేనియం ఉంటుంది.

ఏదేమైనా, సహజంగా లభ్యమయ్యే ఎరుపు రంగులను ఉద్దేశించిన పరీక్ష కోసం ఉపయోగించుకోవచ్చు. టైటానియం ఆక్సైడ్ స్ఫటికాల యొక్క చాలా తక్కువ పరిమాణాలు మరియు వాటి మధ్య అంతరాలు ఉన్నందున, పోరస్ నిర్మాణం భారీ ప్రభావవంతమైన ఉపరితల వైశాల్యాన్ని కలిగి ఉంటుంది మరియు రంగు పూత చాలా సన్నగా ఉంటుంది.

రంగు ఒక నీచమైన విద్యుత్ కండక్టర్ కాబట్టి సరైన ఆపరేషన్ కోసం ఇది చాలా ముఖ్యమైనది.

ఒక కాంతి కిరణం రంగు అణువును తాకిన క్షణం, అది ఎలక్ట్రాన్ను టైటానియం డయాక్సైడ్‌లోకి కాల్చేస్తుంది.

ఎలక్ట్రాన్లు టైటానియం ఆక్సైడ్ మరియు గ్లాస్ షీట్ మధ్య ఉంచబడిన వాహక పూత (వర్కింగ్ ఎలక్ట్రోడ్) లో సేకరిస్తాయి.

కౌంటర్ ఎలక్ట్రోడ్ వలె పనిచేయడానికి ఫ్లిప్ వైపు మరో వాహక పొర అవసరం, మరియు ఎలక్ట్రోడ్ల మధ్య అంతరం ఎలక్ట్రోలైట్ ద్రావణంతో అమర్చబడుతుంది.

పారిశ్రామిక అసిటోనిట్రైల్ ఎలక్ట్రోలైట్ కంటే సాధారణ అయోడిన్ ఉప్పు ద్రావణం వర్తించబడుతుంది, ఇది చాలా అస్థిర మరియు విషపూరితమైనది. ఎలక్ట్రోలైట్ ద్రావణంలోని ట్రై-అయోడైడ్ అణువులు అయోడైడ్ అణువులను ఏర్పరచటానికి కౌంటర్ ఎలక్ట్రోడ్‌తో చేరుకోవడానికి “బలవంతం” చేయబడతాయి.

ఎలక్ట్రోడ్‌కు ఉత్ప్రేరకం ప్రవేశపెట్టినప్పుడే ఇది జరుగుతుంది మరియు పెన్సిల్ నుండి గ్రాఫైట్ వస్తుంది. పారిశ్రామిక స్థాయికి, ఉపయోగించిన ఉత్ప్రేరకం అత్యంత ఖరీదైన ప్లాటినం.

ఈ ప్రయోగం ఎలక్ట్రాన్లను కోరుతుంది. ఇతర ఎలక్ట్రోడ్‌లోని ఎలక్ట్రాన్ల యొక్క అధికం విద్యుత్ శక్తిని ఉత్పత్తి చేస్తుంది.

ఎలక్ట్రోడ్లు ఒక లోడ్ ఉపయోగించి బాహ్యంగా అనుసంధానించబడి ఉంటే ప్రస్తుత ప్రవాహం సంభవిస్తుంది.

ద్రావణంలోని అయోడైడ్ అణువులు ఎలక్ట్రాన్లను రంగుకు త్యజించి, ట్రై-అయోడైడ్ అణువులుగా మారుతాయి, ఈ ప్రక్రియలో ఎలక్ట్రికల్ సర్క్యూట్ పూర్తవుతుంది.

సౌర ఘటం యొక్క ఉపరితలం ఒక సాధారణ విండో గ్లాస్, ఇది స్పష్టమైన, వాహక మెటల్ ఆక్సైడ్ పొరతో (జింక్ ఆక్సైడ్ వంటిది) 2 మిమీ మందంగా ఉంటుంది. విచారకరంగా, ఈ పూత మీ స్వంతంగా చేయలేము.

దశల వారీ విధానాలు

డై-సెన్సిటైజ్డ్ సౌర ఘటం యొక్క దశల వారీ విధానాలు వివరణలు మరియు చిత్రం ద్వారా క్రింద వివరించబడ్డాయి.

క్రింద చూపిన విధంగా టైటానియం పౌడర్ యొక్క కణ పరిమాణం 15-25 nm చుట్టూ ఉంటుంది.

1. దానితో కలపండి పాలిథిలిన్ గ్లైకాల్ , ఇది జిడ్డుగల ఎమల్సిఫైయింగ్ ఏజెంట్, మరియు జిగట క్రీమ్ సాధించే వరకు మిశ్రమాన్ని జాగ్రత్తగా కదిలించండి.

2) ఎలక్ట్రోలైట్ కోసం, మీరు ఇథనాల్‌లో అయోడిన్‌ను ఎంచుకోవచ్చు, కాని వాణిజ్యపరంగా లభించే రెడాక్స్ ఎలక్ట్రోలైట్‌తో పోలిస్తే ఫలితాలు సగటు కంటే తక్కువగా ఉండవచ్చు.

3) మల్టీమీటర్ యూనిట్‌ను పట్టుకుని, గాజు ముక్క యొక్క ఏ వైపు వాహకమని తెలుసుకోవడానికి నిరోధక పరిధిని సెట్ చేయండి.

4) తరువాత, సెల్లోటేప్ ఉపయోగించి గ్లాస్‌ని టేబుల్‌పై భద్రపరచండి.

5) మీకు పైపెట్ ఉంటే, కొన్ని టిఒ 2 క్రీమ్ లేదా పేస్ట్ బయటకు తీసి, గాజు యొక్క వాహక ఉపరితలంపై అనేక చుక్కలను ఉంచండి.

6) అప్పుడు, ప్లాస్టిక్ కార్డు లేదా వేరే గాజు ముక్క ఉపయోగించి, చుక్కలను పూర్తిగా కొట్టండి. టియో 2 పేస్ట్ మీద గాజు ముక్కను శాంతముగా జారడం ద్వారా ఏకరీతి కోటు పొందడానికి ప్రయత్నించండి.

7) తరువాత, టేబుల్ చుట్టూ నుండి గ్లాస్ చుట్టూ ఉన్న సెల్లోటేప్‌ను బయటకు తీయండి.

8) పూతను ఓవెన్లో లేదా గ్యాస్ స్టవ్ వంటి బహిరంగ మంట మీద కాల్చాలని మేము సిఫార్సు చేస్తున్నాము. Temperature హించిన ఉష్ణోగ్రత 450 ° C. ఇది సెట్ చేయబడిన తర్వాత, మద్దతు స్క్రీన్‌ను బర్నర్ మంట పైన కొన్ని సెంటీమీటర్ల మేర అమర్చండి మరియు గాజు ముక్కను దాని పైన TiO2 పూతతో ఉంచండి.

9) టైటానియం ఆక్సైడ్ పొర దాని సేంద్రీయ పదార్థం కారణంగా బేకింగ్ విధానం ప్రారంభంలో దాని రంగును గోధుమ రంగులోకి మారుస్తుంది. కానీ మీరు ప్రక్రియ ముగింపులో TiO2 యొక్క రంగును తెలుపు రంగులోకి మార్చాలని నిర్ధారించుకోవాలి.

10) గాజు కోసం సరైన శీతలీకరణ సమయాన్ని అనుమతించమని మేము గట్టిగా సలహా ఇస్తున్నాము, లేకపోతే అది ముక్కలైపోయే అవకాశం ఉంది. ఒక చిట్కా ఏమిటంటే, గాజును చల్లటి ప్రాంతానికి (సాధారణంగా అంచు దగ్గర) జారడం మరియు వేడి తెర నుండి తొందరపాటుగా స్థానభ్రంశం చేయకూడదు.

11) ఫ్రూట్ టీని వేడినీటితో తయారుచేసే సమయం ఇది. మా ప్రయోగంలో, మేము తక్కువ నీరు మరియు ఎక్కువ టీ సంచులను ఉపయోగించాము. కాచుకున్న ఫ్రూట్ టీ ద్రావణాన్ని పెద్ద గిన్నెలో పోయాలి. మీకు ఫ్రూట్ టీ బ్యాగులు లేకపోతే, మీరు ఎర్ర దుంప రసం, కోరిందకాయ రసం లేదా ఎరుపు సిరాతో కూడా వెళ్ళవచ్చు.

12) గది ఉష్ణోగ్రత చుట్టూ గాజు ముక్క సాధించిన తర్వాత, మీరు దానిని గిన్నెలో జాగ్రత్తగా స్లైడ్ చేసి, చాలా నిమిషాలు నానబెట్టడానికి అనుమతించవచ్చు.

13) నానబెట్టిన ప్రక్రియ జరుగుతున్నప్పుడు, మీరు రెండవ గాజు ముక్క యొక్క వాహక వైపును చాలా గ్రాఫైట్తో కప్పడం ప్రారంభించవచ్చు, ఇది సీసం పెన్సిల్ నుండి పొందవచ్చు. ఈ పూత ఎలక్ట్రోడ్ నుండి ఎలక్ట్రోలైట్కు ఎలక్ట్రాన్లను రవాణా చేయడానికి ఉత్ప్రేరకంగా పనిచేస్తుంది.

14) అప్పుడు, టీ స్నానం నుండి వాహక గాజు ముక్కను తీయండి. టైటానియం ఆక్సైడ్ పొర టీ యొక్క రంగును గ్రహిస్తుంది (చిత్రం మధ్యలో చూడండి). ఆ తరువాత, గాజును శుభ్రమైన నీరు లేదా ఇథనాల్ తో శుభ్రం చేసుకోండి ప్రతి చుక్క నీటిని వదిలించుకోవడానికి హెయిర్ డ్రయ్యర్ ఉపయోగించండి .

15) తరువాత, రెండు గాజు ముక్కలను ఒకదానికొకటి ఎదురుగా ఉన్న వాహక ఉపరితలాలతో కలిపి అమర్చండి మరియు చివరలను ఆఫ్‌సెట్ చేయండి. TiO2 ను రుద్దడానికి కారణం కావచ్చు కాబట్టి రెండు గ్లాసెస్ జారిపోకుండా మీరు చాలా జాగ్రత్త వహించాలి.

16) దీని తరువాత, గాజు ముక్కలను కాగితపు క్లిప్‌లను ఉపయోగించి (కొద్దిగా సవరించబడింది లేదా వాటి చుట్టూ చుట్టబడిన సాధారణ సెల్లోటేప్ ఉపయోగించి) పట్టుకోవచ్చు.

17) ఇప్పుడు, రెండు గాజు ముక్కల మధ్య ఎలక్ట్రోలైట్ జోడించండి. మీరు గాజు ముక్కల యొక్క ప్రతి వైపు కొన్ని చుక్కల ఎలక్ట్రోలైట్ ఉంచాలని సిఫార్సు చేయబడింది మరియు కేశనాళిక చర్య కారణంగా అవి అద్దాల మధ్య డ్రా చేయబడతాయి.

18) అంతే, మీ పండ్ల రసం ఆధారిత డై-సెన్సిటైజ్డ్ సోలార్ సెల్ ఇప్పుడు పరీక్షకు సిద్ధంగా ఉంది. మల్టీమీటర్ ఉపయోగించి మీరు వోల్టేజ్ (సుమారు 0.4 V) మరియు ప్రస్తుత (సుమారు 1 mA) ను కొలవవచ్చు. స్టూడియో యొక్క లైటింగ్ కారణంగా, ఫలితాలు కొద్దిగా మారుతూ ఉంటాయి. ఇంకా, మీరు సిరీస్‌లో ఎక్కువ కణాలను విస్తరించడానికి అనేక మొసలి క్లిప్‌లను ఉపయోగించవచ్చు.

పారిశ్రామికీకరణ రంగు-సెన్సిటైజ్డ్ సౌర ఘటాలతో చేసినట్లుగా, గాజు ముక్కలను మూసివేసే దశను మేము విస్మరిస్తాము. గాజు ముక్కలను మళ్లీ ఉపయోగించుకోవడానికి ఇది మాకు అనుమతి ఇస్తుంది మరియు ఆ సందర్భంలో, మీరు చేయవలసిందల్లా వాటిని వేరు చేసి, వాటి ఉపరితలాలను నీటితో బాగా కడగాలి మరియు వాటిని మెత్తగా స్క్రబ్ చేయండి. గ్రాఫైట్ పూతను పూర్తిగా తొలగించడం సాధ్యం కానందున, భవిష్యత్ ప్రయోగాలలో ఖచ్చితమైన ప్రయోజనం కోసం కౌంటర్-ఎలక్ట్రోడ్ గ్లాస్‌ను మళ్లీ ఉపయోగించమని మేము సలహా ఇస్తున్నాము.

చిత్ర సౌజన్యం: youtube.com/watch?v=Jw3qCLOXmi0