सीएसआईआर-एनपीएल में फोटोवोल्टिक समूह देश का सबसे पुराना फोटोवोल्टिक समूह है और पिछले पांच दशकों से सिलिकॉन आधारित फोटोवोल्टिक्स में बहुत समृद्ध इतिहास है, लगभग 70 के दशक के मध्य में देश में सिलिकॉन सौर सेल विकसित करने वाला पहला समूह है। सीएसआईआर-एनपीएल मेटलर्जिकल ग्रेड सिलिकॉन से लेकर सोलर ग्रेड पॉलीसिलिकॉन और सोलर सेल के निर्माण की पूरी प्रक्रिया को प्रदर्शित करने वाली पहली प्रयोगशाला है। वर्तमान में, समूह वेफर आधारित सिलिकॉन फोटोवोल्टिक प्रौद्योगिकी, पतली फिल्म से लेकर जैविक और पर्कोव्साइट्स, जैविक/अकार्बनिक हेटरोस्ट्रक्चर, आधारित सौर कोशिकाओं के विकास, परीक्षण और मापन जैसी नवीनतम अवधारणाओं तक फैले बुनियादी और अनुप्रयुक्त अनुसंधान में शामिल है। इसके अलावा, समूह अपशिष्ट प्रबंधन तकनीकों के विकास में सक्रिय रूप से शामिल है जैसे अपशिष्ट सौर मॉड्यूल, प्लास्टिक कचरे और अन्य इलेक्ट्रॉनिक कचरे को उनके सामाजिक अनुप्रयोगों के लिए पुनर्चक्रित करना।

फोटोवोल्टिक मेट्रोलॉजी समूह वेफर आधारित सिलिकॉन फोटोवोल्टिक प्रौद्योगिकी, थिन फिल्म से लेकर नवीनतम अवधारणाओं जैसे कि आर्गेनिक और पेरोव्स्काइट्स आधारित फोटोवोल्टिक डिवाइस के विकास, परीक्षण और माप तक फैले बुनियादी और अनुप्रयुक्त अनुसंधान में शामिल है। यह समूह वर्तमान में सस्ते और लागत प्रभावी फोटोवोल्टिक सामग्री और डिवाइस को विकसित करने, पीवी सेल्स और मॉड्यूल के सटीक और सटीक माप के लिए प्रोटोकॉल विकसित करने के साथ-साथ भारतीय पीवी क्षेत्र का समर्थन करने के लिए कुशल जनशक्ति पैदा करने के उद्देश्य से निम्नलिखित अनुसंधान एवं विकास गतिविधियों में लगा हुआ है।

• फोटोवोल्टिक मेट्रोलॉजी: सोलर सेल अंशांकन के लिए राष्ट्रीय प्राथमिक मानक स्थापित करना, माध्यमिक सेल मानक और फोटोवोल्टिक मॉड्यूल परीक्षण के लिए राष्ट्रीय केंद्र
• सोलर सेल दक्षता का सत्यापन
• सिलिकॉन आधारित फोटोवोल्टिक: ऑप्टिकल, इलेक्ट्रॉनिक और बिजली के नुकसान को संबोधित करने के लिए यूनिट प्रक्रिया विकास
• थिन फिल्म फोटोवोल्टिक: नैनो-क्रिस्टलीय सिलिकॉन और पेरोव्स्काइट्स / सिलिकॉन हेटेरोजंक्शन सोलर सेल
• आर्गेनिक फोटोवोल्टिक उपकरण
• पेरोव्स्काइट्स फोटोवोल्टिक डिवाइस
• आर्गेनिक और पेरोव्स्काइट्स सोलर सेल्स का सामग्री विकास
• पीवी मॉड्यूल: भारतीय जलवायु परिस्थितियों के लिए विशिष्ट प्रदर्शन विश्लेषण, ऊर्जा उपज और गिरावट संबंधी जांच
• प्रशिक्षण कार्यक्रम: सोलर फोटोवोल्टिक प्रणाली, बुनियादी सिद्धांत, डिजाइन और मेट्रोलॉजी

जारी प्रोजेक्ट:

1. सोलर सेल अंशांकन के लिए राष्ट्रीय प्राथमिक मानक सुविधा; नवीन और नवीकरणीय ऊर्जा मंत्रालय (एमएनआरई), सरकार द्वारा प्रायोजित। भारत की।
2. डीएसटी द्वारा वित्त पोषित सिलिकॉन-पेरोव्स्काइट अग्रानुक्रम सोलर सेल निर्माण के मद्देनजर पेरोव्स्काइट सोलर सेल्स की इंटरफेस परत का विकास।
3. सड़क निर्माण में प्लास्टिक और उसके अनुप्रयोगों का रीसाइक्लिंग सीएसआईआर द्वारा वित्त पोषित (सीएसआईआर-सीआरआरआई के सहयोग से)।
4. एक्साइटोनिक सोलर सेलों के लिए पी-टाइप और एन-टाइप सामग्री की थोक तैयारी, डीएसटी द्वारा वित्त पोषित।
5. लचीले बड़े क्षेत्र का डिजाइन और विकास 156×156 मिमी² संशोधित पेरोव्स्काइट मिनी मॉड्यूल, डीएसटी द्वारा वित्त पोषित।
6. प्रशिक्षण पर परियोजना: एमएनआरई द्वारा प्रायोजित पीवी सामग्री, डिवाइसों और प्रणालियों पर कार्यशाला और प्रशिक्षण।

निष्पादित/पूरी की गई परियोजनाएं:

1. कुशल सिलिकॉन फोटोवोल्टिक सोलर सेल का विकास (तपसुन कार्यक्रम के तहत सीएसआईआर नेटवर्क परियोजना) (2012-2017)
2. सोलर ऊर्जा रूपांतरण (फ्लेक्सीसोलर) के लिए उपन्यास दृष्टिकोण (तपसुन कार्यक्रम के तहत सीएसआईआर नेटवर्क परियोजना) (2012-2017)
3. एनएमआरई द्वारा वित्त पोषित थिन फिल्म सोलर सेल्स पर अनुसंधान एवं विकास (2011-2017)
4. एक्साइटोनिक सोलर सेल (अपेक्स) फेज II, (इंटरनेशनल नेटवर्क प्रोजेक्ट, इंडो-यूके) के लिए दक्षता और उत्पादन क्षमता को आगे बढ़ाना (04.09.2015 से 28.02.2018)
5. 06/07/2017 से 05/07/2020 तक SERI, DST, नई दिल्ली द्वारा प्रायोजित कुशल और स्थिर एक्साइटोनिक सोलर सेल के लिए नई इंटरफेशियल लेयर्स का विकास।
6. SERB, DST, नई दिल्ली द्वारा प्रायोजित ऑर्गेनिक सोलर सेल के लिए थियोफीन आधारित इलेक्ट्रॉनिक सामग्री का अर्धचालक 07/10/2015 से 06/10/2018।
7. प्रभावी प्रकाश संचयन और कुशल सोलर सेल्स के लिए सिलिकॉन नैनोवायर सरणियों का विकास; 2014-2019 सीएसआईआर के तहत यंग साइंटिस्ट अवार्डी रिसर्च ग्रांट के तहत।
8. सीएसआईआर-वाईएसए अनुसंधान अनुदान (2016-2021) के माध्यम से सीएसआईआर द्वारा प्रायोजित फ्लेक्सिबल पेरोव्स्काइट सोलर सेल का विकास।

फोटोवोल्टाइक मैट्रोलोजी

सीएसआईआर-एनपीएल में सोलर सेल के लिए शीर्ष स्तरीय परीक्षण और अंशांकन सुविधाओं की स्थापना के प्रयासों के अलावा, समूह सक्रिय रूप से उन्नत संरचनाओं सहित वेफर आधारित सिलिकॉन फोटोवोल्टिक प्रौद्योगिकी से फैले विभिन्न सिलिकॉन सोलर सेल अवधारणाओं पर बुनियादी और अनुप्रयुक्त अनुसंधान में शामिल है। जैसे कि ब्लैक सिलिकॉन आधारित सेल, नैनोस्ट्रक्चर्ड सिलिकॉन सतहों पर आधारित उत्कृष्ट प्रकाश ट्रैपिंग योजनाओं को नियोजित करते हैं, नवीनतम तीसरी पीढ़ी की पीवी अवधारणाओं जैसे कि आर्गेनिक बहुलक और सिलिकॉन हेटरोस्ट्रक्चर आधारित पीवी डिवाइस, उन्नत पैसिवेशन स्कीम जैसे ALD-Al₂O₃ आधारित पैसिवेटेड एमिटर रियर कॉन्टैक्ट (पीईआरसी) ) संरचित सोलर सेल और पतले/लचीले सिलिकॉन सोलर सेल (≤50 माइक्रोन)। मुख्य फोकस कुशल और लागत प्रभावी फोटोवोल्टिक डिवाइस /अवधारणाओं को विकसित करना है। हाल के दिनों में, समूह को उच्च दक्षता वाले सोलर सेल्स के विकास, मानक बीएसएफ सेल और निष्क्रिय उत्सर्जक और रियर संपर्क (पीईआरसी) सेल के लिए मूल्य वर्धित इकाई प्रक्रियाओं (प्रतिबिंब और पुनर्संयोजन हानि) के विकास में विशेषज्ञता प्राप्त हुई है।

• समूह ने ब्लैक सी (मोनो- और मल्टी-क्रिस्टलाइन दोनों) सोलर सेल्स (>165×156 मिमी2 पर 17% काले सिलिकॉन सोलर सेल) के लिए अवधारणाओं के प्रमाण का विकास और प्रदर्शन किया है।
• समूह ने परमाणु परत जमाव (ALD) जमा Al2O3 फिल्म का उपयोग करके p- और n-Si पर सिलिकॉन सतह के पारित होने के लिए प्रक्रियाएं भी विकसित की हैं (वास्तविक सतह पुनर्संयोजन वेग <10 सेमी / एस की तुलना में सबसे अच्छी रिपोर्ट की गई 1-5 सेमी / s) साथ ही आर्थिक गीले रासायनिक मार्ग द्वारा अल्ट्रा थिन सिलिकॉन ऑक्साइड परत जिसे कुशल चार्ज संग्रह के लिए सोलर सेल्स के पीछे की तरफ सुरंग परत के रूप में भी इस्तेमाल किया जा सकता है और इसलिए दक्षता में सुधार होता है।
• अत्यधिक कुशल PEDOT: PSS/Si HSCs को कम लागत वाली सोलर-ग्रेड थिन सी वेफर्स की एक प्रभावी सतह माइक्रो-इंजीनियरिंग के माध्यम से प्रदर्शित किया जाता है, एक पहलू जिसे पहले शायद ही कभी संबोधित किया गया हो। फोटो-रूपांतरण दक्षता> 12.25% के साथ एचएससी हासिल कर लिया गया है।

वर्तमान में शामिल हुए समूह के चयनित शोध विषय:

• सोलर सेल कैलिब्रेशन के लिए राष्ट्रीय प्राथमिक मानक सुविधा की स्थापना और भारतीय पीवी उद्योग, अनुसंधान एवं विकास संगठनों और शिक्षाविदों के लिए इसका प्रसार।
• नई प्रकाश ट्रैपिंग योजनाएं, सतह और बल्क पैसिवेशन, अल्ट्रा-थिन लेयर्स और सिलिकॉन सोलर सेल के लिए पैसिवेटेड कॉन्टैक्ट्स के लिए नई सामग्री।
• ब्लैक Si और पीईआरसी अवधारणाओं का उपयोग करके कुशल सोलर सेल के लिए प्रक्रिया प्रौद्योगिकी विकसित करने के लिए मूल्य वर्धित इकाई प्रक्रियाओं का एकीकरण।
• आर्गेनिक /सिलिकॉन के संयोजन पर आधारित कुशल हाइब्रिड सोलर सेल का विकास।
• लागत प्रभावी सिलिकॉन पीवी प्रौद्योगिकी के लिए फ्लेक्सिबल सोलर सेल (पतले वेफर, <50 माइक्रोन) का विकास।
• अपशिष्ट सिलिकॉन सोलर मॉड्यूल का पुनर्चक्रण।

थिन फिल्म सोलर सेल

सीएसआईआर-राष्ट्रीय भौतिक प्रयोगशाला की सिलिकॉन थिन फिल्म फोटोवोल्टिक (Si-TFPV) गतिविधि कई वर्षों से सिलिकॉन थिन फिल्म फोटोवोल्टिक अनुसंधान के विकास के लिए भारत की प्रमुख प्रयोगशाला में से एक है। हाल के दिनों में, समूह ने नैनो-क्रिस्टलाइन  सिलिकॉन (nc-Si:H) थिन फिल्मों के उच्च दर जमाव के लिए बहुत उच्च आवृत्ति (60 मेगाहर्ट्ज और 27.12 मेगाहर्ट्ज) पीईसीवीडी प्रक्रिया विकसित की है। जमा दरों में वृद्धि के अलावा, गैर-एकरूपता को कम करने और nc-Si:H थिन फिल्म परतों के प्रारंभिक प्रकाश प्रेरित गिरावट को कम करने का भी उद्देश्य था। nc-Si:H की अनुकूलित पी-आई-एन परतों को ग्लास और टीसीओ लेपित ग्लास सबस्ट्रेट्स (2.5×2.5 सेमी² से 10 x 10 सेमी²) पर अलग-अलग कक्षों में जमा किया गया था। इन पी-आई-एन परतों का उपयोग करके सिंगल जंक्शन सोलर सेल और मॉड्यूल बनाए गए थे।

वर्तमान में समूह वैक्यूम आधारित प्रक्रिया का उपयोग करते हुए पेरोव्स्काइट/सिलिकॉन हेटेरो-जंक्शन थिन फिल्म सोलर सेल्स का विकास कर रहा है।

कुशल सोलर सेल्स के लिए सिमुलेशन कार्य

समूह पी-आई-एन सिलिकॉन सोलर सेल्स की दक्षता में सुधार के लिए अनुकरण कार्य में भी शामिल है। हाइड्रोजनीकृत अनाकार सिलिकॉन (a-Si:H) पी-आई-एन सोलर सेल की दक्षता दृढ़ता से पी-लेयर बैंड गैप और इसकी मोटाई पर निर्भर करती है। i और n- लेयर बैंड गैप भी रूपांतरण दक्षता में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। इसलिए हमने कंप्यूटर सहायता प्राप्त एक-आयामी AFORS-HET सॉफ़्टवेयर द्वारा p, i और n लेयर बैंड गैप्स को अनुकूलित किया। इन बैंड गैप्स का ऐसा अनुकूलित मूल्य प्रयोगात्मक रूप से कुशल सोलर सेल तैयार करने में मदद करेगा। इसके अलावा, हमने सेल्स की दक्षता पर इसके प्रभाव को देखने के लिए खिड़की की परत के रूप में कार्बन फिल्मों जैसे विभिन्न प्रकार के हीरे का उपयोग किया है और पारंपरिक सिलिकॉन कार्बन मिश्र धातु के साथ परिणामों की तुलना की है। हम ZnO का उपयोग अनाकार और माइक्रोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन सोलर सेल्स के बीच इंटरलेयर के रूप में माइक्रोमॉर्फ सिलिकॉन अग्रानुक्रम जंक्शन सोलर सेल्स के लिए परतों का अनुकरण करने का भी प्रयास कर रहे हैं। इसके अलावा, समान AFORS-HET सॉफ़्टवेयर का उपयोग करके क्रमशः ~ 27% और 29% दक्षता प्राप्त करने के लिए HIT और पेरोव्स्काइट /सिलिकॉन हेटेरो-जंक्शन सोलर सेल्स के लिए सिमुलेशन दृष्टिकोण का भी उपयोग किया गया था।

प्लाज्मा निदान

समूह विभिन्न नैदानिक ​​तकनीकों जैसे प्लाज्मा प्रतिबाधा विश्लेषण और ऑप्टिकल उत्सर्जन द्वारा विभिन्न जमाव स्थितियों (फीड गैसों, बिजली, दबाव संचालन आवृत्तियों, आदि) में प्रजातियों के प्लाज्मा निदान में भी शामिल है। प्लाज्मा डायग्नोस्टिक तकनीक वांछित विनिर्देशों के लिए अनाकार और सूक्ष्म / नैनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन, पेरोव्स्काइट आदि सामग्री गुणों के जमाव के लिए प्रक्रिया मापदंडों के सटीक अनुकूलन में मदद करती है।

सोलर सेल्स के अनुप्रयोग के लिए हीरे की तरह कार्बन (डीएलसी) थिन फिल्म

समूह के पास विभिन्न प्रकार की डीएलसी फिल्मों जैसे धातु डीएलसी, नैनो संरचित कार्बन, नैनोकम्पोजिट कार्बन आदि को विभिन्न प्रकार के सबस्ट्रेट्स पर जमा करने की क्षमता है। हीरे की तरह कार्बन (डीएलसी, एसी: एच) और संशोधित डीएलसी (नाइट्रोजन निगमित डीएलसी, एसी: एन: एच) के विद्युत, ऑप्टिकल और यांत्रिक गुणों में रेडियो फ्रीक्वेंसी-प्लाज्मा एन्हांस्ड रासायनिक वाष्प जमाव (आरएफ-पीईसीवीडी) का उपयोग करके जमा की गई थिन फिल्में हैं पता लगाया गया। a-C:N:H/Si और a-C:H/Si हेट्रोजंक्शन डायोड (रेक्टिफाइंग सर्किट), मेटल (Ti और Cu)/Si/a-C:H आधारित मल्टीजंक्शन डिवाइस आदि की भी खोज की गई है। सैद्धांतिक सिमुलेशन का उपयोग करके अनाकार सिलिकॉन (ए-सी: एच) आधारित पी-आई-एन सोलर सेल के लिए विंडो परत के रूप में डीएलसी और संशोधित डीएलसी फिल्मों के संभावित अनुप्रयोग का भी पता लगाया गया है।

इसके अलावा, डीएलसी और संशोधित डीएलसी आधारित हार्ड और सुपर-हार्ड (40 जीपीए से ऊपर) कोटिंग्स तैयार करने के भी प्रयास किए गए हैं। टाइटेनियम/डीएलसी बाइलेयर और मल्टीलेयर स्ट्रक्चर, नाइट्रोजनयुक्त डीएलसी, ऑक्सीजन मॉडिफाइड डीएलसी, कॉपर/डीएलसी बाइलेयर स्ट्रक्चर और कॉपर निर्मित डीएलसी फिल्मों जैसी विभिन्न परतों के संयोजन को नियोजित करके सुपर-हार्ड और हार्ड कोटिंग्स का एहसास हुआ। डीएलसी बयान के बाद ऑक्सीजन प्लाज्मा उपचार बड़े क्षेत्र (आकार ~ 15 सेमी x 13 सेमी) ग्लास सबस्ट्रेट्स पर जमा डीएलसी कोटिंग के गुणों में सुधार के लिए किया गया था।

पिछले दशकों में, आर्गेनिक सोलर सेल्स को एक आशाजनक फोटोवोल्टिक तकनीक माना गया है, जिसमें कम लागत और आसान प्रक्रियात्मकता के साथ उचित बिजली रूपांतरण क्षमता प्रदान करने की क्षमता है। हम कम लागत पर उच्च प्रदर्शन और विश्वसनीयता प्राप्त करने के लिए फोटोवोल्टिक सामग्री और डिवाइस पर काम कर रहे हैं और रासायनिक पदार्थों की भौतिक वृद्धि और डिवाइस संचालन के पीछे के भौतिकी ज्ञान को बढ़ाने के लिए काम कर रहे हैं। आर्गेनिक सोलर सेल्स में अनुसंधान एवं विकास प्रयास दाता के आधार पर कन्वेंशनल और इनवर्टेड सोलर सेल विन्यास दोनों के साथ उच्च दक्षता और स्थिर डिवाइस को विकसित करने पर केंद्रित हैं: संयोजन में घुलनशील पॉलिमर / छोटे अणुओं (इलेक्ट्रॉन दाताओं) और संशोधित फुलरीन (इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता) का उपयोग कर स्वीकर्ता बल्क हेट्रोजंक्शन अवधारणा उपयुक्त इंटरफ़ेस परतों के साथ सोर सेल बनाने मे निपुण है। सीएसआईआर-एनपीएल का समूह बहुत सक्रिय, जीवंत है, और आर्गेनिक सामग्री और डिवाइस के मौलिक और अनुप्रयुक्त पहलुओं को संबोधित करते हुए अनुसंधान एवं विकास कार्य कर रहा है। हमारा लक्ष्य सोलर सेल्स में स्थिरता और गिरावट की प्रक्रियाओं को समझना भी है।

हमारे समूह में अनुसंधान एवं विकास गतिविधियां:

(i) मौजूदा अंतरराष्ट्रीय स्तर पर उपलब्ध दाता: स्वीकर्ता सामग्री
(ii) इन मौजूदा सामग्रियों को उपयुक्त रूप से संशोधित करने
(iii) नए दाता: स्वीकर्ता सामग्री उत्पादन
(iv) के आधार पर आर्गेनिक बल्क हेटेरोजंक्शन सोलर सेल्स के विकास पर केंद्रित हैं। संकर बहुलक अकार्बनिक नैनो-संरचना, क्वांटम डॉट्स और छोटे अणु अर्धचालक, आदि। यह छेद परिवहन परत (एचटीएल), इलेक्ट्रॉन परिवहन परत (ईटीएल), फोटोवोल्टिक, नैनोस्केल लक्षण वर्णन, प्रतिबाधा स्पेक्ट्रोस्कोपी और अनुकूलन पर अध्ययन भी करता है। कुशल, स्थिर सोलर सेल के विकास के लिए बफर परत, आदि। अन्य आर एंड डी गतिविधियां बफर परतों के रूप में विभिन्न धातु ऑक्साइड के संश्लेषण के लिए समाधान मार्ग हैं, सोलर सेल्स के लिए सक्रिय परत को संशोधित करने के लिए बहुलक मैट्रिक्स में अर्धचालक नैनोकणों के सीटू संश्लेषण में, और कोलाइडल मार्ग द्वारा नैनोक्रिस्टलाइन अर्धचालक। पीसीई और डिवाइस के जीवनकाल में सुधार के लिए आर्गेनिक सोलर सेल के लिए दाता और स्वीकर्ता सामग्री के डिजाइन और संश्लेषण पर काम करने वाला समूह। इसमें प्रमुख गतिविधियाँ हैं:
क) दाता-स्वीकर्ता पॉलिमर और छोटे अणुओं का संश्लेषण और लक्षण वर्णन
ख) फुलरीन आधारित नए स्वीकर्ता अणुओं का संश्लेषण
ग) विद्युत रसायन।

कुछ साल पहले एक नए प्रकार की सोलर सेल तकनीक की खोज की गई थी जिसमें प्रकाश अवशोषक के रूप में पेरोव्स्काइट अर्धचालक शामिल होते हैं और इसे पेरोव्स्काइट सोलर सेल्स के रूप में जाना जाता है। पीएससी ने अन्य सभी उभरती हुई सोलर सेल प्रौद्योगिकियों से बेहतर प्रदर्शन किया है और केवल एक दशक के भीतर अपनी दक्षता में 3.8% से 25% अभूतपूर्व सुधार दिखाया है। पीएससी को अब तक ज्ञात सबसे अधिक लागत प्रभावी सोलर सेल प्रौद्योगिकी माना गया है, इसलिए उन्हें जल्द से जल्द व्यावसायिक रूप से व्यवहार्य बनाने के लिए विश्व स्तर पर गहन प्रयास किए जा रहे हैं। PSCs यांत्रिक रूप से लचीले होते हैं और इन्हें पारंपरिक मुद्रण तकनीकों के माध्यम से रोल टू रोल बनाया जा सकता है। भावी ऊर्जा उत्पादन के लिए PSCs के महत्व को देखते हुए, सीएसआईआर-एनपीएल ने रोल टू रोल प्रिंटिंग करने योग्य फ्लेक्सिबल पेरोव्स्काइट सोलर सेल (FPSCs) विकसित करने और उन्हें व्यावसायिक रूप से व्यवहार्य बनाने का बीड़ा उठाया है। हम स्पिन कोटिंग और प्रिंटिंग तकनीकों के माध्यम से छोटे क्षेत्र (<5×5 सेमी²) के साथ-साथ बड़े क्षेत्र (> 5×5 सेमी²) दोनों में एफपीएससी विकसित कर रहे हैं। हम छोटे क्षेत्र के एफपीएससी के निर्माण और लक्षण वर्णन के लिए आवश्यक सभी आवश्यक डिवाइस से सुसज्जित हैं। एफपीएससी को इंडियम टिन ऑक्साइड (आईटीओ) लेपित पॉलीइथाइलीन टेरेफ्थेलेट (पीईटी) सबस्ट्रेट्स पर तैयार किया जा रहा है। स्पिन कोटिंग विधि द्वारा तैयार किए गए छोटे क्षेत्र एफपीएससी ने ~0.1 सेमी² क्षेत्र में 13% से अधिक बिजली रूपांतरण दक्षता (पीसीई) दिखाई है, जबकि 25 सेमी² क्षेत्र में तैयार एफपीएससी सोलर मॉड्यूल ने पीसीई को 5.5% से अधिक दिखाया है। नीचे दिए गए चित्र छोटे क्षेत्र के FPSCs और FPSCs सोलर मॉड्यूल की तस्वीरों को उनकी I-V विशेषताओं के साथ दिखाते हैं।

हमने सीएसआईआर-एनपीएल में प्रिंट करने योग्य एफपीएससी का विकास भी शुरू किया है और इस उद्देश्य के लिए हमने लचीले पीईटी सबस्ट्रेट्स पर पीएससी को प्रिंट करने के लिए एक आंतरिक प्रिंटर विकसित किया है। यह प्रिंटर सोलर सेल को A4 साइज में प्रिंट कर सकता है। नीचे दी गई छवि पीएससी में प्रयुक्त कई परतों के साथ मुद्रित ~ 13 सेमी x 15 सेमी पीईटी सब्सट्रेट की तस्वीर दिखाती है। A4 आकार में कुशल मुद्रित PSCs के सफल निर्माण के बाद उनके रोल टू रोल फैब्रिकेशन का पालन किया जाएगा। हम रोल टू रोल प्रिंटेड पीएससी विकसित करने के लिए सीएसआईआर-एनपीएल में रोल टू रोल सोलर सेल प्रिंटिंग सुविधा स्थापित करने की प्रक्रिया में हैं। कुशल एफपीएससी के बड़े क्षेत्र के निर्माण के साथ-साथ, हम उनके क्षरण तंत्र को समझने के लिए गहन शोध भी कर रहे हैं। सोलर सेल्स को विभिन्न पर्यावरणीय परिस्थितियों और तनावों में संग्रहित किया जा रहा है और समय के साथ उनके क्षरण व्यवहार के लिए अध्ययन किया जा रहा है। उनके क्षरण तंत्र की एक विस्तृत समझ हमें उनकी गिरावट प्रक्रियाओं को रोकने और किसी भी परिचालन स्थिति में उन्हें अधिक मजबूत और काफी स्थिर बनाने में सक्षम बनाएगी।

रीसाइक्लिंग  और अपशिष्ट प्रबंधन

अपशिष्ट सिलिकॉन सोलर मॉड्यूल का रीसाइक्लिंग

हाल ही में सिलिकॉन सोलर सेल मॉड्यूल के रीसाइक्लिंग  पर भी काम शुरू किया गया है। सिलिकॉन मॉड्यूल से मूल्यवान घटक सामग्री को पुनर्प्राप्त करने की विधि धातु के फ्रेम को इकट्ठा करके, कवर ग्लास को अलग करके की जा रही है; टैडलर शीट को हटाना, रासायनिक और थर्मल उपचार आदि द्वारा सेल की सतह से ईवा को हटाना सीएसआईआर-एनपीएल ने सिलिकॉन सोलर सेल्स और मॉड्यूल के रीसाइक्लिंग  पर काम शुरू किया है। सिलिकॉन सोलर मॉड्यूल से विभिन्न सामग्री जैसे सिलिकॉन वेफर, एथिलीन-विनाइल एसीटेट (ईवीए), धातु, कांच आदि निकाले गए थे। इन सामग्रियों को यांत्रिक, रासायनिक और थर्मल उपचार के संयोजन का उपयोग करके निकाला गया था। एमएनआरई (नवीन और नवीकरणीय ऊर्जा मंत्रालय) सोलर मॉड्यूल और इसकी स्थापना से संबंधित सभी मामलों के लिए भारत सरकार का नोडल मंत्रालय है। हाल ही में, मंत्रालय ने सोलर पीवी मॉड्यूल और विशेष रूप से एंटीमनी युक्त ग्लास के निपटान के लिए एक खाका जारी किया है। हालांकि, भारत में सोलर मॉड्यूल के रीसाइक्लिंग  के लिए अभी तक कोई स्पष्ट दिशानिर्देश नहीं है। यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि यूरोप के कुछ अन्य देशों में जुलाई 2012 में अपशिष्ट विद्युत और इलेक्ट्रॉनिक डिवाइस (WEEE) निर्देश में छोड़े गए इलेक्ट्रॉनिक डिवाइस के रूप में PV घटक को शामिल करने जैसे यूरोपीय संघ जैसे अच्छी तरह से स्थापित करने के दिशानिर्देश हैं।

सामाजिक उपयोग के लिए संरचनाओं के निर्माण के लिए अपशिष्ट प्लास्टिक को टाइलों में बदलना

सीएसआईआर-एनपीएल ने सामाजिक लाभ के लिए आम जनता की संरचनाओं और कमरों के निर्माण में टाइलों के उपयोग के लिए सामग्री डिजाइन करने के लिए अपशिष्ट प्लास्टिक स्क्रैप का उपयोग करने के लिए एक नई तकनीक विकसित की है। सीएसआईआर-एनपीएल प्रौद्योगिकी की मुख्य विशेषता सामाजिक लाभ के लिए आम जनता के लिए संरचनाओं और कमरों के निर्माण में टाइल डिजाइन करने के लिए अपशिष्ट प्लास्टिक स्क्रैप का उपयोग करना है। टाइल के साथ विभिन्न चिंताओं जैसे यांत्रिक शक्ति, ज्वाला मंदता, पानी पारगम्यता, और यूवी- सूरज की किरणों से सुरक्षा, एसिड और क्षार प्रतिरोध और एंटीस्टेटिक प्रतिक्रिया सफलतापूर्वक प्रौद्योगिकी में विशिष्टता द्वारा संबोधित किया जाता है। अपशिष्ट प्लास्टिक का रीसाइक्लिंग  पॉलीथीन की थैलियों, बोतलों और अन्य कंटेनरों से टाइल के रूप में किया जाता है, ताकि इन टाइलों को पैनलों में डाला जा सके (चित्र।) प्रौद्योगिकी भागीदारों के हितों की रक्षा के लिए प्रौद्योगिकी में बौद्धिक संपदा, भारतीय पेटेंट 201611025127 है। इस तकनीक को पूरे भारत में कई स्टार्टअप और निजी उद्योगों में स्थानांतरित कर दिया गया है। इस तकनीक को डीएसटी और आईआईएमसी द्वारा शीर्ष स्मार्ट फिफ्टी इनोवेशन में भी चुना गया है। सामाजिक उपयोग के लिए आम जनता के लिए संरचनाओं और कमरों के निर्माण में फर्श, इंटरलॉक, पेवर और छत टाइलों के डिजाइन के लिए अपशिष्ट प्लास्टिक स्क्रैप और फिलर्स का अभिनव उपयोग। नवाचार को व्यावसायीकरण के लिए 7 उद्योगों को लाइसेंस दिया गया है।

समूह सिलिकॉन, थिन फिल्म, आर्गेनिक, पेरोव्स्काइट आधारित सोलर सेल्स और सामग्रियों और इसके लक्षण वर्णन के लिए कई अत्याधुनिक सुविधाओं से सुसज्जित है। उनमें से कुछ नीचे सूचीबद्ध हैं:

A. सिलिकॉन सोलर सेल प्रसंस्करण

• डिफ्यूजन/ऑक्सीडेशन/पीईसीवीडी फर्नेस, टेम्प्रेस सिस्टम्स (6” वेफर्स के लिए 2-स्टैक ट्यूब के 2 सेट)
• ALD, PICOSUN, थर्मल और प्लाज्मा असिस्टेड ALD
• मास्क-संरेखक (ईवीजी)
• आरटीपी (एनीलसिस, एएस-वन 150, फ्रांस)
• ई-बीम और थर्मल वाष्पीकरण की स्थापना (हिंद हाई वैक, भारत)
• आर्गेनिक और अम्लीय रसायनों के लिए अर्ध-स्वचालित वेट बेंच
• लेजर स्क्रिबर (युहान सोनिक, चीन)

B. पीवी डिवाइस का परीक्षण और मापन

• कक्षा एएए सन सिम्युलेटर (21×21 सेमी², एएम1.0 और एएम1.5 सोलर स्पेक्ट्रम) (न्यूपोर्ट/ओरियल) के साथ चतुर्थ माप प्रणाली।

• SR और I-V परीक्षक (CEP-25HS-50SR जापान) (5×5 सेमी²)

• गैर-संपर्क अल्पसंख्यक वाहक आजीवन माप (m-PCD, SPV, LBIC) (Semilab, WT 2000 PV)

• सिंटन का लाइफटाइम टेस्टर और सन वोक मापन सेट अप

• चार बिंदु जांच (क्वाड प्रो, लुकास यूएसए)

• यूवी-विज़-एनआईआर स्पेक्ट्रोफोटोमीटर (लैम्ब्डा 1050; पर्किन एल्मर)

• ईसीवी प्रोफाइलर (WEP, फ्रांस)

C. थिन फिल्म पीवी सुविधाएं

समूह में कई निक्षेपण प्रणालियां और आंतरिक लक्षण वर्णन सुविधाएं हैं। सोलर सेल्स के लिए धातु और अन्य परतों के जमाव के लिए अनाकार और सूक्ष्म / नैनो-क्रिस्टलाइन सिलिकॉन फिल्मों, स्पटरिंग और थर्मल वाष्पीकरण प्रणाली के जमाव के लिए मल्टी-चेंबर प्लाज्मा एन्हांस्ड केमिकल वेपर डिपोजिशन (PECVD) सिस्टम उपलब्ध हैं। समूह में आईवी-सीवी, तापमान पर निर्भर अंधेरे और फोटो चालकता, स्टाइलस आधारित मोटाई प्रोफिलोमीटर, तनाव माप सेटअप आदि जैसी विशेषता सुविधाएं हैं।

Multi-chamber PECVD system for amorphous & micro/nano-crystalline silicon film growth

Sputtering and thermal evaporation systems for metal deposition

Vacuum based system for Perovskite Growth

IV / CV characterization set up and thickness profilometer

Stress measurement system and Nanoindentation for hardness measurement

D. आर्गेनिक और पेरोव्स्काइट सोलर सेल लक्षण वर्णन और डिवाइस दूरीकरण

• डिवाइस निर्माण के लिए थर्मल बाष्पीकरण के साथ एकीकृत दस्ताने बॉक्स
• लेजर स्क्रबिंग सिस्टम
• थर्मल बाष्पीकरण प्रणाली
• सोलर सिम्युलेटर
• यूवी-विज़-एनआईआर स्पेक्ट्रोमीटर
• एफटी-आईआर स्पेक्ट्रोमीटर
• फोटोलुमिनेसेंस सेट-अप
• स्पिन कोटर
• विद्युत रासायनिक कार्य केंद्र

Glove boxes integrated with thermal evaporators

Laser scrubbing system and UV-Vis-NIR spectrometer

1. “ZrO2 लेयर्स फॉर एंटी-रिफ्लेक्शन एंड पैसिवेशन ऑफ सिलिकॉन सरफेस” पी. प्रताप, कल्पना, वंदना, एस.के. श्रीवास्तव, सी.एम.एस. रौथन और पी.के. सिंह (भारत, सिंगापुर, अमेरिका, जर्मनी, फ्रांस में दायर); (आवेदन संख्या 3817DEL2015; भरने की तिथि: 23/11/2015, पीसीटी आवेदन फ़ाइल: 24/09/2016)
2. “एरोबिक स्थितियों के तहत [6,6] -फेनिल-सी61-ब्यूटिरिक एसिड पेंटाइल एस्टर (पीसी61बीपी) के संश्लेषण के लिए लागत प्रभावी और पर्यावरण के अनुकूल प्रक्रिया आविष्कारक”: रचना कुमार, सम्य नकवी, नेहा गुप्ता, सुरेश चंद यूएस पेटेंट यूएस2060237018 ए1, आवेदन संख्या यूएस 15/047,342, प्रकाशन दिनांक 18 अगस्त 2016, फाइलिंग तिथि 18 फरवरी, 2016।
3. “ऑर्गेनिक सोलर सेल इन्वेंटर्स में उपयोगी एचटीएल के रूप में पेडॉट के इलेक्ट्रोकेमिकल डिपोजिशन के लिए एक प्रक्रिया:” असित पात्रा, रचना कुमार, वी. अग्रवाल, आर। भार्गव, शाहजाद, डी। भारद्वाज, आरके सिंह, एस। चंद, पेटेंट आवेदन संख्या 201611027796, आवेदन जमा करने की तिथि: 23/02/2016, प्रकाशन की तिथि: 23/02/2018।
4. “एक आकार की वस्तु की आंतरिक सतह पर हीरा जैसे कार्बन को सुरक्षात्मक कोटिंग के रूप में जमा करने की प्रक्रिया” आविष्कारक: सुशील कुमार, पी.एन. दीक्षित और सी.एम.एस. रौथन। यूरोपीय पेटेंट नंबर # ईपी 2398933 बी1, अगस्त 07, 2013 को प्रदान किया गया।
5. “रेडियो फ्रीक्वेंसी प्लाज्मा डिस्चार्ज का उपयोग करके फोटोल्यूमिनसेंट नैनोस्ट्रक्चर्ड सिलिकॉन थिन फिल्मों की तैयारी के लिए प्रक्रिया” आविष्कारक: सुशील कुमार, पी.एन. दीक्षित और सी.एम.एस. रौथन। यूएस पेटेंट नंबर # यूएस 8586151 बी 2, 19 नवंबर, 2013 को दिया गया।
6. “फोटो ल्यूमिनसेंट नैनोस्ट्रक्चर्ड सिलिकॉन थिन फिल्मों की तैयारी के लिए एक प्रक्रिया” आविष्कारक: सुशील कुमार, पी.एन. दीक्षित और सी.एम.एस. रौथन। ताइवान पेटेंट नंबर # TW I450320 B 21 अगस्त 2014 को दिया गया।
7. “एक आकार की वस्तु की आंतरिक सतह पर सुरक्षात्मक कोटिंग के रूप में हीरे के समान कार्बन के जमाव के लिए डिवाइस” आविष्कारक: सुशील कुमार, पी.एन. दीक्षित और सी.एम.एस. रौथन। यूरोपीय पेटेंट नंबर # EP 2589680 B1, 24 दिसंबर 2014 को दिया गया:
8. “एक आकार की वस्तु की आंतरिक सतह पर सुरक्षात्मक कोटिंग के रूप में कार्बन जैसे हीरे को जमा करने की प्रक्रिया” आविष्कारक: सुशील कुमार, पी.एन. दीक्षित और सी.एम.एस. रौथन। जापान पेटेंट नंबर # 5795266, 21 अगस्त 2015 को दिया गया
9. “एक आकार की वस्तु की आंतरिक सतह पर सुरक्षात्मक कोटिंग के रूप में कार्बन की तरह हीरा जमा करने की प्रक्रिया” आविष्कारक: सुशील कुमार, पी.एन. दीक्षित और सी.एम.एस. रौथन, भारतीय पेटेंट संख्या # 270971, 28 जनवरी 2016 को दी गई।
10. “एक आकार की वस्तु की सतह के रूप में कार्बन की तरह हीरे को जमा करने की प्रक्रिया” आविष्कारक: सुशील कुमार, पी.एन. दीक्षित और सी.एम.एस. रौथन, यूएस पेटेंट नंबर # यूएस 9260781 बी2, फरवरी 16, 2016 को प्रदान किया गया।
11. “एक आकार की वस्तु की आंतरिक सतह पर सुरक्षात्मक कोटिंग के रूप में हीरे की तरह कार्बन जमा करने की प्रक्रिया” आविष्कारक: सुशील कुमार, पी.एन. दीक्षित और सी.एम.एस. रौथन, कोरियाई पेटेंट नंबर # 10-1660557, 21 सितंबर 2016 को प्रदान किया गया।
12. “आयनिक-एसिमेट्रिक एलिफैटिक डायमाइन टर्मिनेटेड राइलीन डाइकारबॉक्सिमाइड ऑर्गेनिक इलेक्ट्रॉनिक मटीरियल, इन्वेंटर्स”: रचना कुमार, साम्या नकवी, महक आहूजा, कोमल भारद्वाज, राजीव कुमार सिंह, असित पात्रा, सुशील कुमार स्टेटस: फाइलिंग अंडर प्रोसेस (2021)

1. मैसर्स श्रीनी लैब्स प्राइवेट को ऑर्गेनिक सोलर सेल के लिए एचटीएल के रूप में पॉली (3,4-एथिलीनडायऑक्सिथियोफीन) पॉली स्टाइरीन सल्फोनेट (पेडोट: पीएसएस) के उत्पादन के लिए प्रक्रिया का प्रौद्योगिकी हस्तांतरण। लिमिटेड, हैदराबाद, भारत।
2. मई, 2017 में मेसर्स जेटीसी, नई दिल्ली को कम लागत और रखरखाव मुक्त थर्मोइलेक्ट्रिक रेफ्रिजरेटर की प्रौद्योगिकी लाइसेंस (एफटीटी)
3. दवा भंडारण (2 से 7oC) के लिए कम लागत वाले पेल्टियर आधारित रेफ्रिजरेटर का विकास एनडीए ने मैसर्स रील जयपुर, परीक्षण और मूल्यांकन (एफटीटी) पर हस्ताक्षर किए।
4. मानक पॉलीस्टाइन फिल्मों के विकास की प्रक्रिया, 6 अक्टूबर, 2020 एम.एस सिरिम साइंटिफिक सॉल्यूशंस।

एफटी-आईआर डिवाइस के अंशांकन के लिए इन्फ्रारेड (आईआर) भारतीय प्रमाणित संदर्भ मानक सीएसआईआर-एनपीएल द्वारा विकसित किया गया है, जो राजस्व सृजन का एक प्रमुख स्रोत है।

विभागाध्यक्ष:
डॉ. सुशील कुमार
मुख्य वैज्ञानिक
ई-मेल: skumar@nplindia.org
फोन: +91-11-4560 8650

वैज्ञानिक:

• डॉ. परवीन सैनी
  वरिष्ठ प्रधान वैज्ञानिक
  ई-मेल: pksaini@nplindia.org
  
  
• डॉ. असित पात्रा
  प्रधान वैज्ञानिक
  ई-मेल: apatra@nplindia.org
  
  
• डॉ. संजय कुमार श्रीवास्तव
  प्रधान वैज्ञानिक
  ई-मेल: srivassk@nplindia.org
  
  
• डॉ. राजीव कुमार सिंह
  प्रधान वैज्ञानिक
  ई-मेल: rajivsingh@nplindia.org
  
  
• डॉ. पंकज कुमार
  प्रधान वैज्ञानिक
  ई-मेल: pankaj@nplindia.org
  
  
• डॉ. जय प्रकाश तिवारी
  प्रधान वैज्ञानिक
  ई-मेल: tiwarijp@nplindia.org
  
  
• डॉ. पी. प्रताप
  प्रधान वैज्ञानिक
  ई-मेल: prathap@nplindia.org

तकनीकी समर्थन:

• श्री चंद्र कांत, (प्रधान तकनीकी अधिकारी)
• सुश्री सुभा लक्ष्मी, (वरिष्ठ तकनीकी अधिकारी)
• डॉ. नीरज चौधरी, (तकनीकी अधिकारी)
• सुश्री कल्पना लोधी, (तकनीकी अधिकारी)
• श्री हवा सिंह, (वरिष्ठ तकनीशियन)
• श्री राम राजन, (प्रयोगशाला सहायक)