Sun-free photovoltaics
سورج سے پاک فوٹو وولٹک ایک فوٹو وولٹک ٹیکنالوجی ہے جسے بجلی پیدا کرنے کے لیے سورج کی روشنی کی ضرورت نہیں ہوتی ہے۔ یہ تکنیک میساچوسٹس انسٹی ٹیوٹ آف ٹیکنالوجی کی تحقیقی ٹیم نے تیار کی تھی۔ فوٹو وولٹک خلیات مخصوص طول موج پر روشنی کو سب سے زیادہ مؤثر طریقے سے بجلی میں تبدیل کرتے ہیں۔ سورج سے پاک فوٹو وولٹک کی سطح کی خصوصیات اس طرح تیار کی گئی ہیں کہ یہ حرارت کی توانائی کو مخصوص طول موج میں تبدیل کرتی ہے۔ اس سے موجودہ تھرموفوٹو وولٹک (ٹی پی وی) نظاموں کی کارکردگی میں اضافہ ہوتا ہے۔ کام کرنے کا اصول اس مادے کی سطح کو اربوں نینو اسکیل گڑھوں کے ساتھ کندہ کیا گیا ہے، تاکہ یہ مخصوص طول موج پر لہر کا اخراج کرے اور دیگر طول موج کو دبا دے جس کی ضرورت نہیں ہے۔ جب سطح کو حرارت کی توانائی کا سامنا کرنا پڑتا ہے، تو یہ مطلوبہ طول موج پر روشنی کی توانائی خارج کرتی ہے۔ تابکاری لگانے پر ایٹم آزاد الیکٹرانوں کو آزاد کرتے ہیں، اس طرح بجلی پیدا ہوتی ہے۔ ترقی ایک ایسا آلہ جو ریڈیوآئیسوٹوپس کا استعمال کرتا ہے وہ تابکار انحطاط نامی عمل کا استعمال کرتے ہوئے بغیر کسی رکاوٹ کے 30 سال تک بجلی پیدا کرنے کی صلاحیت رکھتا ہے۔ اسی طرح کا ایک اور آلہ ایم آئی ٹی کے محققین نے تیار کیا تھا، جو بوٹین کو ایندھن کے ذریعہ کے طور پر استعمال کرتا ہے۔ اس کا سائز ایک بٹن کے برابر ہے اور اس کا تخمینہ اسی سائز کی لتیم آئن بیٹری سے تین گنا زیادہ طویل ہے اور اسے ایندھن بھرنے پر فوری طور پر ری چارج کرنے کا فائدہ حاصل ہے۔ تھرمو فوٹو وولٹیکس، جو کہ 1960 کی دہائی میں تیار کی گئی ایک ٹیکنالوجی ہے، حرارت کی توانائی کو بجلی میں تبدیل کرنے کی صلاحیت رکھتی ہے۔ یہ پہلے سے معلوم تھا کہ فوٹو وولٹک خلیوں کے کام کرنے کے لیے سورج کی روشنی بالکل ضروری نہیں ہے۔ انفراریڈ تابکاری کو فوٹو وولٹک مواد میں مؤثر طریقے سے استعمال نہیں کیا جاتا ہے جس کی خصوصیت کم بینڈ کے فرق سے ہوتی ہے، حالانکہ کارکردگی عام سلکان فوٹو وولٹک خلیوں سے نسبتا بہتر ہوتی ہے۔ حرارت کا استعمال کرتے ہوئے فوٹو وولٹک کی ایک مثال فوٹو وولٹک ڈایڈڈ ہے جو ہائیڈرو کاربن ایندھن والے تھرمل ایمیٹر کے ذریعہ دی گئی گرمی سے بجلی پیدا کرتا ہے۔ سورج سے پاک فوٹو وولٹیکس میں، اوپر بیان کردہ تھرمل ایمیٹر کو مخصوص طول موج کے اخراج کے لیے باریک ٹیون کیا جاتا ہے جسے فوٹو وولٹک ڈایڈڈ استعمال کر سکتا ہے، جبکہ ایک ہی وقت میں ان طول موج کو روکتا ہے جو ڈایڈڈ کے ذریعے استعمال نہیں کی جا سکتی ہیں۔ یہ نینو اسکیل کی خصوصیات جیسے پہاڑیوں اور سوراخوں کو فوٹوونک کرسٹل پر تراش کر حاصل کیا جاتا ہے تاکہ کرسٹل سے گزرنے والی روشنی میں ترمیم کی جا سکے۔ آپریشن ٹونگسٹن کا ایک سلیب تھرمل ایمیٹر کے طور پر استعمال ہوتا ہے جس کی سطح پر اربوں نینو اسکیل گڑھے ہوتے ہیں، جس میں ہر گڑھے ایک ریزونیٹر کی طرح کام کرتا ہے۔ گرم کرنے پر، مخصوص طول موج سلیب کے ذریعے خارج ہوتی ہیں کیونکہ یہ ایک تبدیل شدہ اخراج سپیکٹرم پیدا کرتا ہے۔ ایپلی کیشنز سورج سے پاک فوٹو وولٹک کا اطلاق اسمارٹ فون جیسے الیکٹرانک آلات میں کیا جا سکتا ہے۔ اس کی موجودہ کثافت کی قیمت آنے والے سالوں میں تین گنا ہونے کی صلاحیت رکھتی ہے، جب یہ درمیان میں ری چارج کرنے کی ضرورت کے بغیر 20 دن سے زیادہ وقت تک اسمارٹ فون کو طاقت دے سکتی ہے۔ اسے برقی آلات جیسے ٹیلی ویژن اور الیکٹرانک آلات جیسے موبائل فون سے فضلہ گرمی کو استعمال کرنے کے لیے بھی استعمال کیا جا سکتا ہے۔ حوالہ جات شمسی سیل توانائی کے تبادلے کی کارکردگی فوٹو الیکٹرک اثر شمسی سیل کی کارکردگی فوٹو وولٹک کی کوانٹم کارکردگی بھی دیکھیں۔