अब तितली के पंखों से अपग्रेड होंगे सोलर पैनल, बिजली उत्पादन में होगी बढ़ोतरी

Udaipur Times, Solar panels : सोलर पैनल की एक बड़ी कमी यह है कि उन पर पड़ने वाली सूरज की रोशनी का एक बड़ा हिस्सा बिजली में बदलने से पहले ही रिफ्लेक्ट (परावर्तित) हो जाता है, जिससे ऊर्जा का काफी नुकसान होता है। शायद ही किसी ने सोचा होगा कि इस गंभीर समस्या का समाधान प्रकृति ने तितलियों के पंखों में छिपा रखा है। 

असल में, नई रिसर्च से पता चलता है कि तितली के पंखों पर पाई जाने वाली अनोखी सूक्ष्म संरचनाओं की नकल करके सोलर सेल को बेहतर बनाया जा सकता है। इस टेक्नोलॉजी में सूरज की रोशनी के रिफ्लेक्शन को 35% से घटाकर 5% से भी कम करने की क्षमता है, जिससे सोलर पैनल की क्षमता में काफी बढ़ोतरी होगी। 

काली तितली के पंख प्रकाश को इतनी अच्छी तरह से क्यों सोख लेते हैं?

 इस रिसर्च में तितली की कई प्रजातियों के शल्कों पर मौजूद सूक्ष्म संरचनाओं का अध्ययन किया गया। यह शोध झोंगजिया हुआंग, शिनिंग शी, गैंग वांग, पेट्री ल्यूक्कुनेन, मार्को हुट्टुला और वेई काओ द्वारा किया गया। अध्ययन के अनुसार, तितली के शल्कों का काला रंग, तितली के पंखों पर दिखने वाले कई चमकीले रंगों के लिए जिम्मेदार संरचनात्मक रंगों से भिन्न होता है। दरअसल, ये काले शल्क सूर्य के प्रकाश को अपने भीतर समाहित कर लेते हैं, जिससे बहुत कम प्रकाश बाहर निकल पाता है।

यह क्षमता विशेष रूप से रोचक है क्योंकि सौर पैनलों को ठीक इसके विपरीत समस्या का सामना करना पड़ता है। जब सूर्य का प्रकाश सिलिकॉन की सतह पर पड़ता है, तो उसका कुछ भाग अवशोषित होने के बजाय परावर्तित हो जाता है। यह परावर्तित प्रकाश वह ऊर्जा है जिसका उपयोग सौर पैनल नहीं कर सकता। इसलिए शोधकर्ताओं ने यह पता लगाने का प्रयास किया कि क्या तितली के पंखों में प्रकाश को अवशोषित करने वाली संरचनाओं को सिलिकॉन सौर कोशिकाओं पर लागू किया जा सकता है।

शोधकर्ताओं को तितली के शल्कों के अंदर क्या मिला? 

तितली की चार प्रजातियों के काले शल्कों पर रिसर्च किया गया। रिसर्च के दौरान पाया गया कि उन सभी की संरचना बिल्कुल एक जैसी नहीं थी। उदाहरण के लिए, ऑर्निथोप्टेरा प्रियमस की शल्कों में समानांतर V-आकार के खांचे होते हैं जो लकीरों के बीच बने होते हैं और पतली परतों से जुड़े होते हैं। अन्य प्रजातियों जैसे 'तिरुमाला लिम्नियास', 'ग्राफियम डोसन' और 'पैपिलियो प्रोटेनोर क्रैमर' में गोल लकीरों और अलग-अलग संख्या में छिद्रों वाली भिन्न-भिन्न संरचनाएं पाई गईं। 

हालांकि ये सभी परतें देखने में काली थीं, लेकिन इनकी सूक्ष्म संरचनाओं ने प्रकाश के साथ इनके व्यवहार को प्रभावित किया। 'ऑर्निथोप्टेरा प्रियमस' की संरचना परावर्तन को कम करने में विशेष रूप से प्रभावी थी। अध्ययन के अनुसार, इसकी काली परतों ने दृश्य प्रकाश श्रेणी में बहुत कम परावर्तन दिखाया, जिसका मान लगभग 1% से 5% के बीच था। इसी कारण यह संरचना सौर प्रौद्योगिकी के लिए एक विशेष रूप से आशाजनक मॉडल बन गई।

तितली से प्रेरित सतह सौर पैनलों को कैसे बेहतर बना सकती है? 

शोधकर्ताओं ने सिलिकॉन-आधारित फोटोवोल्टिक सेल पर एंटी-रिफ्लेक्टिव पैटर्न के रूप में तितली से प्रेरित संरचनाओं का उपयोग करने का प्रस्ताव दिया। मूल विचार सीधा-सादा है। सूर्य की रोशनी को अपेक्षाकृत सपाट सिलिकॉन सतह पर पड़ने और वापस उछलने देने के बजाय, सावधानीपूर्वक डिज़ाइन की गई एक सूक्ष्म सतह उस प्रकाश के अधिक भाग को सामग्री में निर्देशित करने में मदद कर सकती है।
 
शोधकर्ताओं ने कंप्यूटर सिमुलेशन के माध्यम से इस अवधारणा का परीक्षण किया। जब तितली से प्रेरित संरचनाओं को सिलिकॉन सौर पैनलों पर लगाया गया, तो सतह से वापस बिखरने वाले प्रकाश की मात्रा में काफी कमी आई। अध्ययन में पाया गया कि जब बायोमिमिकेड संरचना का उपयोग किया गया तो प्रकाश का परावर्तन 5% से भी कम हो सकता है। इसका अर्थ है कि आने वाले प्रकाश का काफी अधिक भाग सौर सेल के लिए उपलब्ध रह सकता है।

यह तकनीक सौर ऊर्जा को 66% तक बढ़ा सकती है?

रिपोर्ट्स के मुताबिक, कंप्यूटर सिमुलेशन से पता चला है कि तितली से प्रेरित डिज़ाइन का इस्तेमाल करने पर सोलर पैनल की क्षमता में 66% की बढ़ोतरी होती है। हालांकि, यह आंकड़ा डिज़ाइन की अधिकतम क्षमता को दिखाता है। इसकी असल परफॉर्मेंस का पता तभी चलेगा जब इसे कंप्यूटर सिमुलेशन के बजाय असल दुनिया में टेस्ट किया जाएगा।