Sun-free photovoltaics
सूर्य-मुक्त फोटोवोल्टिक एक फोटोवोल्टिक तकनीक है जिसे बिजली पैदा करने के लिए सूर्य के प्रकाश की आवश्यकता नहीं होती है। इस तकनीक को मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी के शोध दल द्वारा विकसित किया गया था। फोटोवोल्टिक कोशिकाएँ विशिष्ट तरंग दैर्ध्य पर प्रकाश को सबसे कुशलता से बिजली में परिवर्तित करती हैं। सूर्य-मुक्त फोटोवोल्टिक की सतह की विशेषताओं को इस तरह से तैयार किया गया है कि यह ऊष्मा ऊर्जा को विशिष्ट तरंग दैर्ध्य में परिवर्तित करता है। यह मौजूदा थर्मोफोटोवोल्टिक (टी. पी. वी.) प्रणालियों की दक्षता को बढ़ाता है। कार्य करने का सिद्धांत इस सामग्री की सतह अरबों नैनोस्केल गड्ढों के साथ उकेरी गई है, ताकि यह निर्दिष्ट तरंग दैर्ध्य पर तरंग का उत्सर्जन करे और अन्य तरंग दैर्ध्य को दबा दे जिनकी आवश्यकता नहीं है। जब सतह ऊष्मा ऊर्जा के संपर्क में आती है, तो यह आवश्यक तरंग दैर्ध्य पर प्रकाश ऊर्जा का विकिरण करती है। जब विकिरण लगाया जाता है तो परमाणु मुक्त इलेक्ट्रॉनों को मुक्त करते हैं, इस प्रकार बिजली पैदा करते हैं। विकास रेडियोआइसोटोप का उपयोग करने वाला एक उपकरण रेडियोधर्मी क्षय नामक प्रक्रिया का उपयोग करके बिना किसी रुकावट के 30 वर्षों तक बिजली का उत्पादन करने में सक्षम है। इसी तरह का एक और उपकरण एम. आई. टी. के शोधकर्ताओं द्वारा विकसित किया गया था, जो ईंधन स्रोत के रूप में ब्यूटेन का उपयोग करता है। यह एक बटन के आकार का है और एक समान आकार की लिथियम-आयन बैटरी की तुलना में तीन गुना लंबा चलने का अनुमान है और ईंधन भरने पर तुरंत रिचार्ज करने का लाभ है। थर्मो-फोटोवोल्टिक, जो 1960 के दशक में विकसित एक तकनीक है, ऊष्मा ऊर्जा को बिजली में बदलने में सक्षम है। यह पहले से ज्ञात था कि फोटोवोल्टिक कोशिकाओं के काम करने के लिए सूरज की रोशनी बिल्कुल आवश्यक नहीं है। इन्फ्रारेड विकिरण का उपयोग फोटोवोल्टिक पदार्थों में कुशलता से नहीं किया जाता है जो कम बैंड अंतराल की विशेषता है, हालांकि प्रदर्शन सामान्य सिलिकॉन फोटोवोल्टिक कोशिकाओं की तुलना में तुलनात्मक रूप से बेहतर है। ऊष्मा का उपयोग करने वाले फोटोवोल्टिक का एक उदाहरण एक फोटोवोल्टिक डायोड है जो हाइड्रोकार्बन ईंधन वाले ताप उत्सर्जक द्वारा दी गई ऊष्मा से बिजली पैदा करता है। सूर्य-मुक्त फोटोवोल्टिक में, ऊपर वर्णित तापीय उत्सर्जक को विशिष्ट तरंग दैर्ध्य उत्सर्जित करने के लिए बारीकी से ट्यून किया जाता है जिसका उपयोग फोटोवोल्टिक डायोड कर सकता है, जबकि एक ही समय में उन तरंग दैर्ध्य को रोकता है जिनका उपयोग डायोड द्वारा नहीं किया जा सकता है। यह नैनोस्केल की विशेषताओं जैसे कि एक फोटोनिक क्रिस्टल पर कटक और छेद की नक़्क़ाशी द्वारा प्राप्त किया जाता है ताकि क्रिस्टल से गुजरने वाले प्रकाश को संशोधित किया जा सके। ऑपरेशन टंगस्टन के एक स्लैब का उपयोग सतह पर अरबों नैनोस्केल गड्ढों के साथ थर्मल उत्सर्जक के रूप में किया जाता है, जिसमें प्रत्येक गड्ढा एक अनुनादक की तरह काम करता है। गर्म करने पर, विशिष्ट तरंग दैर्ध्य स्लैब द्वारा विकिरणित होते हैं क्योंकि यह एक परिवर्तित उत्सर्जन स्पेक्ट्रम उत्पन्न करता है। अनुप्रयोग सूर्य-मुक्त फोटोवोल्टिक को स्मार्टफोन जैसे इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में लागू किया जा सकता है। इसके वर्तमान घनत्व के मूल्य में आने वाले वर्षों में तीन गुना होने की क्षमता है, जब यह बीच-बीच में रिचार्ज करने की आवश्यकता के बिना 20 दिनों से अधिक समय तक स्मार्टफोन को शक्ति प्रदान कर सकता है। इसका उपयोग टेलीविजन जैसे विद्युत उपकरणों और मोबाइल फोन जैसे इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों से अपशिष्ट गर्मी का उपयोग करने के लिए भी किया जा सकता है। संदर्भ भी देखें सौर सेल ऊर्जा रूपांतरण दक्षता की क्वांटम दक्षता फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव सौर सेल दक्षता फोटोवोल्टिक