External quantum efficiency above 100% in photovoltaic cells due to the technique raising efficiencies for all kinds of solar cells

मुख्य विचार: एक सौर "ट्रैप" जो नियमों को तोड़ता है

कल्पना कीजिए कि आपके पास एक सोलर पैनल है। सामान्यतः, जब सूरज की रोशनी इस पर पड़ती है, तो पैनल उस रोशनी का कुछ हिस्सा बिजली में बदल देता है। लेकिन यह पूर्ण नहीं होता; यह कुछ रोशनी को वापस परावर्तित (एक दर्पण की तरह) कर देता है और कुछ ऊर्जा को गर्मी के रूप में बर्बाद कर देता है।

यह शोध पत्र एक V-आकार (जैसे एक खुली किताब या घाटी) का उपयोग करके सोलर पैनल बनाने के एक नए तरीके का वर्णन करता है। लेखक, जियानमिंग ली (Jianming Li), का दावा है कि जब आप सोलर सेल्स को इस V-आकार में व्यवस्थित करते हैं, तो वे प्रकाश को पकड़ने में इतने कुशल हो जाते हैं कि वे उस प्रकाश की मात्रा से अधिक बिजली पैदा करते हैं जो उन पर गिर रही है।

वैज्ञानिक शब्दों में, उन्होंने "एक्सटर्नल क्वांटम एफिशिएंसी" (EQE) नामक चीज़ को मापा। आमतौर पर, यह संख्या 100% से कम होती है (जिसका अर्थ है कि आपको आने वाली रोशनी की तुलना में कम बिजली प्राप्त होती है)। इस प्रयोग में, V-आकार वाले पैनलों ने 140% और यहाँ तक कि 180% तक की दक्षता हासिल की।

यह कैसे काम करता है? ("दर्पणों का गलियारा" उपमा)

एक सपाट सोलर पैनल को एक अकेली दीवार की तरह समझें। यदि आप उस पर टॉर्च की रोशनी डालते हैं, तो कुछ रोशनी टकराकर वापस चली जाती है और हमेशा के लिए खो जाती है।

अब, कल्पना कीजिए कि दो दीवारें एक कोण पर एक-दूसरे के सामने स्थित हैं, जिससे एक V आकार बनता है।

1. प्रकाश का जाल (The Light Trap): जब प्रकाश पहली दीवार से टकराता है, तो कुछ हिस्सा टकराकर वापस आता है। लेकिन आसमान में उड़ जाने के बजाय, वह दूसरी दीवार से टकराता है। यदि वह उससे भी टकराकर वापस आता है, तो वह फिर से पहली दीवार से टकरा सकता है।
2. टकराती गेंद: यह दो पैडल के बीच फंसी एक पिंग-पॉन्ग बॉल की तरह है। प्रकाश "V" के अंदर कई बार इधर-उधर उछलता रहता है जब तक कि सोलर सेल्स अंततः हर एक फोटॉन को पकड़ नहीं लेते। इसे "लाइट ट्रैपिंग" कहा जाता है।

रहस्य: अतिरिक्त ऊर्जा कहाँ से आती है?

यहाँ चौंकाने वाला हिस्सा है। लाइट ट्रैपिंग के बावजूद, गणित यह सुझाव देता है कि पैनलों की दक्षता अभी भी 100% से कम होनी चाहिए। लेकिन वे नहीं थे। वे 100% से अधिक थे।

शोध पत्र एक "रहस्यमय" अतिरिक्त ऊर्जा स्रोत का सुझाव देता है: इन्फ्रारेड लाइट (गर्मी/ऊष्मा)।

• "लीक" (The Leak): जब एक सोलर सेल सूरज की वजह से गर्म होता है, तो वह स्वाभाविक रूप से अदृश्य इन्फ्रारेड रोशनी उत्सर्जित करता है (ठीक वैसे ही जैसे एक गर्म चूल्हा लाल चमकता है, लेकिन यह अदृश्य गर्मी है)। सामान्यतः, यह गर्मी ऊर्जा हवा में निकल जाती है और बर्बाद हो जाती है।
• "रीसाइक्लिंग" (The Recycling): लेखक का दावा है कि V-आकार में, यह निकलती हुई गर्मी (इन्फ्रारेड लाइट) बाहर नहीं जाती। इसके बजाय, यह सेल्स के धातु के पिछले हिस्से से टकराकर वापस "V" के अंदर ही फंस जाती है, ठीक वैसे ही जैसे सूरज की रोशनी फंसी थी।
• "जादुई पकड़" (The Magic Catch): शोध पत्र का तर्क है कि सोलर सेल्स के अंदर सूक्ष्म खामियां (दोष/defects) होती हैं। ये खामियां विशेष हुक की तरह काम करती हैं जो इस फंसी हुई "गर्मी वाली रोशनी" (इन्फ्रारेड) को पकड़ सकती हैं और इसे अतिरिक्त बिजली में बदल सकती हैं।

लेखक इस फंसी हुई इन्फ्रारेड ऊर्जा को "डार्क एनर्जी" कहते हैं। यह ब्रह्मांड के विस्तार वाली "डार्क एनर्जी" नहीं है, बल्कि पैनल के भीतर मौजूद एक छिपी हुई ऊर्जा स्रोत है जिसे आमतौर पर अनदेखा कर दिया जाता है।

परिणाम: ऊर्जा के लिए एक "फ्री लंच"?

चूंकि V-आकार न केवल सूरज की रोशनी को बल्कि पैनल द्वारा उत्पन्न गर्मी को भी कैद करता है, इसलिए सेल्स को "एक और मौका" मिलता है।

• चरण 1: सूरज की रोशनी सेल पर गिरती है -> बिजली बनाती है।
• चरण 2: सेल गर्म होता है और इन्फ्रारेड रोशनी उत्सर्जित करता है।
• चरण 3: V-आकार उस इन्फ्रारेड रोशनी को पकड़ लेता है और उसे वापस सेल में भेज देता है।
• चरण 4: सेल उस इन्फ्रारेड रोशनी को पकड़ता है और अधिक बिजली बनाता है।

शोध पत्र का दावा है कि यह प्रक्रिया सेल को आने वाले सूरज के फोटॉन्स की संख्या से अधिक इलेक्ट्रिकल कैरियर्स (इलेक्ट्रॉन) उत्पन्न करने की अनुमति देती है, जिसके परिणामस्वरूप वह अजीब 180% दक्षता का आंकड़ा प्राप्त होता है।

यह शोध पत्र भविष्य के बारे में क्या कहता है?

यह शोध पत्र अपने निष्कर्षों के आधार पर इस तकनीक के बारे में बहुत विशिष्ट है कि यह अभी क्या कर सकती है:

1. बेहतर सोलर सेल्स: यह सभी प्रकार के सोलर सेल्स (थिन-फिल्म और सिलिकॉन) की दक्षता को काफी बढ़ा सकता है।
2. नए डिटेक्टर्स: लेखक का सुझाव है कि इस V-आकार की तकनीक का उपयोग इन्फ्रारेड और पराबैंगनी (Ultraviolet) प्रकाश के विशेष डिटेक्टर बनाने के लिए किया जा सकता है।

महत्वपूर्ण नोट: शोध पत्र यह दावा नहीं करता है कि यह अभी आपके घर की छत के लिए तैयार कोई व्यावसायिक उत्पाद है, और न ही यह दावा करता है कि यह तुरंत वैश्विक ऊर्जा संकट को हल कर देगा। यह एक वैज्ञानिक अध्ययन है जो एक नया भौतिक स्पष्टीकरण प्रस्तावित करता है कि क्यों ये V-आकार वाले पैनल इतने अजीब व्यवहार कर रहे हैं, यह सुझाव देते हुए कि "डार्क एनर्जी" (फंसी हुई इन्फ्रारेड गर्मी) ही इसकी कुंजी है।