Sun-free photovoltaics
સૂર્ય-મુક્ત ફોટોવોલ્ટેઇક એક ફોટોવોલ્ટેઇક તકનીક છે જેને વીજળી ઉત્પન્ન કરવા માટે સૂર્યપ્રકાશની જરૂર નથી. આ તકનીક મેસેચ્યુસેટ્સ ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ઓફ ટેક્નોલોજીની સંશોધન ટીમ દ્વારા વિકસાવવામાં આવી હતી. ફોટોવોલ્ટેઇક કોષો ચોક્કસ તરંગલંબાઇ પર પ્રકાશને સૌથી વધુ અસરકારક રીતે વીજળીમાં રૂપાંતરિત કરે છે. સૂર્ય-મુક્ત ફોટોવોલ્ટેઇકની સપાટીની લાક્ષણિકતાઓ એવી રીતે તૈયાર કરવામાં આવી છે કે તે ઉષ્મા ઊર્જાને ચોક્કસ તરંગલંબાઇમાં રૂપાંતરિત કરે છે. આ હાલની થર્મોફોટોવોલ્ટેઇક (ટી. પી. વી.) પ્રણાલીઓની કાર્યક્ષમતામાં વધારો કરે છે. કામ કરવાનો સિદ્ધાંત આ સામગ્રીની સપાટી પર અબજો નેનોસ્કેલ ખાડાઓ કોતરવામાં આવ્યા છે, જેથી તે ચોક્કસ તરંગલંબાઇ પર તરંગો બહાર કાઢે છે અને અન્ય તરંગલંબાઇને દબાવી દે છે જે જરૂરી નથી. જ્યારે સપાટી ઉષ્મા ઊર્જાના સંપર્કમાં આવે છે, ત્યારે તે જરૂરી તરંગલંબાઇ પર પ્રકાશ ઊર્જા ફેલાવે છે. જ્યારે કિરણોત્સર્ગ લાગુ કરવામાં આવે છે ત્યારે અણુઓ મુક્ત ઇલેક્ટ્રોન મુક્ત કરે છે, આમ વીજળી ઉત્પન્ન કરે છે. વિકાસ એ ઉપકરણ કે જે રેડિયોઆઇસોટોપનો ઉપયોગ કરે છે તે કિરણોત્સર્ગી ક્ષય નામની પ્રક્રિયાનો ઉપયોગ કરીને 30 વર્ષ સુધી વિક્ષેપ વિના વીજળી ઉત્પન્ન કરવામાં સક્ષમ છે. એમઆઇટીના સંશોધકો દ્વારા અન્ય સમાન ઉપકરણ વિકસાવવામાં આવ્યું હતું, જે બ્યુટેનનો બળતણ સ્ત્રોત તરીકે ઉપયોગ કરે છે. તેમાં એક બટન જેટલું કદ છે અને તે સમાન કદની લિથિયમ-આયન બેટરી કરતાં ત્રણ ગણું લાંબું કામ કરે છે અને રિફ્યુઅલિંગ પર તરત જ રિચાર્જ કરવાનો ફાયદો ધરાવે છે. થર્મો-ફોટોવોલ્ટેઇક, જે 1960ના દાયકામાં વિકસાવવામાં આવેલી ટેકનોલોજી છે, તે ઉષ્મા ઊર્જાને વીજળીમાં રૂપાંતરિત કરવામાં સક્ષમ છે. તે અગાઉ જાણીતું હતું કે ફોટોવોલ્ટેઇક કોષો ચલાવવા માટે સૂર્યપ્રકાશ સંપૂર્ણપણે જરૂરી નથી. ઇન્ફ્રારેડ રેડિયેશનનો ફોટોવોલ્ટેઇક સામગ્રીમાં અસરકારક રીતે ઉપયોગ થતો નથી, જે નીચા બેન્ડ ગેપ દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે, જો કે કામગીરી સામાન્ય સિલિકોન ફોટોવોલ્ટેઇક કોષો કરતાં તુલનાત્મક રીતે વધુ સારી છે. ગરમીનો ઉપયોગ કરતા ફોટોવોલ્ટેઇકનું એક ઉદાહરણ ફોટોવોલ્ટેઇક ડાયોડ છે જે હાઇડ્રોકાર્બન ઇંધણ ધરાવતા થર્મલ ઉત્સર્જક દ્વારા આપવામાં આવતી ગરમીમાંથી વીજળી ઉત્પન્ન કરે છે. સૂર્ય-મુક્ત ફોટોવોલ્ટેઇકમાં, ઉપર વર્ણવેલ થર્મલ ઉત્સર્જક ચોક્કસ તરંગલંબાઇને બહાર કાઢવા માટે સારી રીતે ટ્યુન કરવામાં આવે છે જેનો ફોટોવોલ્ટેઇક ડાયોડ ઉપયોગ કરી શકે છે, જ્યારે તે જ સમયે ડાયોડ દ્વારા ઉપયોગમાં ન લઈ શકાય તેવી તરંગલંબાઇને અટકાવે છે. આ ફોટોનિક સ્ફટિક પર પર્વતમાળાઓ અને છિદ્રો જેવા નેનોસ્કેલની લાક્ષણિકતાઓ કોતરીને પ્રાપ્ત થાય છે જેથી સ્ફટિકમાંથી પસાર થતા પ્રકાશમાં ફેરફાર કરી શકાય. ઓપરેશન ટંગસ્ટનના સ્લેબનો ઉપયોગ સપાટી પર અબજો નેનોસ્કેલ ખાડાઓ સાથે થર્મલ ઉત્સર્જક તરીકે થાય છે, જેમાં દરેક ખાડો રેઝોનેટરની જેમ કામ કરે છે. ગરમી પર, ચોક્કસ તરંગલંબાઇ સ્લેબ દ્વારા ફેલાય છે કારણ કે તે બદલાયેલ ઉત્સર્જન વર્ણપટ પેદા કરે છે. એપ્લિકેશન્સ સન-ફ્રી ફોટોવોલ્ટેઇક સ્માર્ટફોન જેવા ઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણોમાં લાગુ કરી શકાય છે. તેની વર્તમાન ઘનતાનું મૂલ્ય આગામી વર્ષોમાં ત્રણ ગણું થવાની ક્ષમતા ધરાવે છે, જ્યારે તે વચ્ચે રિચાર્જ કર્યા વિના 20 દિવસથી વધુ સમય માટે સ્માર્ટફોનને પાવર આપી શકે છે. તેનો ઉપયોગ ટેલિવિઝન જેવા વિદ્યુત ઉપકરણો અને મોબાઇલ ફોન જેવા ઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણોમાંથી નકામી ગરમીનો ઉપયોગ કરવા માટે પણ થઈ શકે છે. સંદર્ભો સૌર કોષ ઊર્જા રૂપાંતરણ કાર્યક્ષમતાની ક્વોન્ટમ કાર્યક્ષમતા પણ જુઓ ફોટોઇલેક્ટ્રિક અસર સૌર કોષ કાર્યક્ષમતાની ફોટોવોલ્ટેઇક