একটি নতুন আল্ট্রাথিন ফটোভোলটাইক সেল উচ্চ মাত্রার বিকিরণ অনুভব করে এমন মহাকাশের অঞ্চলে উপগ্রহগুলির জন্য শক্তির উত্স হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে। যুক্তরাজ্যের ক্যামব্রিজ বিশ্ববিদ্যালয়ের গবেষকদের দ্বারা তৈরি, ডিভাইসটি আলো শোষণ করতে গ্যালিয়াম আর্সেনাইড (GaAs) এর একটি পাতলা স্তর ব্যবহার করে এবং পূর্বে অধ্যয়ন করা মোটা ডিভাইসগুলির তুলনায় প্রোটন বিকিরণের জন্য আরও শক্তিশালী।
মহাজাগতিক বিকিরণ হল ভারী আয়ন এবং মহাজাগতিক রশ্মির (উচ্চ শক্তির প্রোটন, ইলেকট্রন এবং পারমাণবিক নিউক্লিয়াস) মিশ্রণে গঠিত আয়নাইজিং বিকিরণ। পৃথিবীর চৌম্বক ক্ষেত্র এই বিকিরণের 99.9% থেকে আমাদের রক্ষা করে এবং অবশিষ্ট 0.1% আমাদের বায়ুমণ্ডল দ্বারা উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস পায়। মহাকাশযান এই ধরনের কোনো সুরক্ষা পায় না, এবং বিকিরণ তাদের জাহাজের ইলেকট্রনিক্সকে ক্ষতি বা এমনকি ধ্বংস করতে পারে।
বিকিরণ-প্ররোচিত ত্রুটিগুলি ফটোঅ্যাক্টিভেটেড চার্জ বাহককে আটকায়
সৌর কোষে, বিকিরণ ক্ষতি ফটোভোলটাইক পদার্থের মধ্যে ত্রুটিগুলি প্রবর্তন করে যা কোষের আলো-সংগ্রহকারী স্তর গঠন করে। এই ত্রুটিগুলি সমস্ত উপাদান জুড়ে বৈদ্যুতিক প্রবাহ তৈরির জন্য দায়ী ফটোঅ্যাক্টিভেটেড চার্জ বাহককে আটকে রাখে, বর্তমানকে হ্রাস করে এবং শেষ পর্যন্ত কোষের পাওয়ার আউটপুট কমিয়ে দেয়।
চার্জযুক্ত কণাগুলিকে সৌর কোষের মধ্য দিয়ে যত বেশি যেতে হবে, তাদের ত্রুটির সম্মুখীন হওয়ার এবং আটকে যাওয়ার সম্ভাবনা তত বেশি। সুতরাং, এই ভ্রমণ দূরত্ব হ্রাস করার অর্থ হল কণাগুলির একটি ছোট ভগ্নাংশ ত্রুটি দ্বারা আটকা পড়ে যাবে।
এটি করার একটি উপায় হল সৌর কোষগুলিকে পাতলা করা। নতুন কাজে গবেষকদের নেতৃত্বে ড আরমিন বার্থেল ঠিক সেটাই করেছিল, তাদের কোষগুলিকে তৈরি করে সেমিকন্ডাক্টিং ম্যাটেরিয়ালের স্তুপ থেকে একটি GaAs আলো-শোষণকারী স্তর দিয়ে মাত্র 80 এনএম পুরু।
এই কৌশলটি কাজ করেছে কিনা তা পরীক্ষা করার জন্য, দলটি যুক্তরাজ্যের ডাল্টন কামব্রিয়ান নিউক্লিয়ার ফ্যাসিলিটিতে উত্পন্ন প্রোটন দিয়ে নতুন কোষে বোমাবর্ষণ করে মহাজাগতিক বিকিরণের প্রভাব অনুকরণ করেছে। তারপরে তারা সময়-সমাধান করা ক্যাথোডোলুমিনিসেন্সের সংমিশ্রণ ব্যবহার করে কোষের কার্যকারিতা পরিমাপ করে, যা বিকিরণ ক্ষতির পরিমাণ পরিমাপ করে এবং একটি কমপ্যাক্ট সোলার সিমুলেটর নামে পরিচিত একটি ডিভাইস যা নির্ধারণ করে যে বোমাবাজি ডিভাইসগুলি সূর্যের আলোকে শক্তিতে কতটা রূপান্তরিত করে।
বার্থেল এবং সহকর্মীরা দেখতে পান যে তাদের ডিভাইসে চার্জ বাহকের জীবনকাল প্রায় 198 পিকোসেকেন্ড (10) থেকে কমে গেছে-12 s) প্রায় 6.2 পিকোসেকেন্ড পরে প্রাক-বিকিরণ। যাইহোক, প্রকৃত স্রোত প্রোটন ফ্লুয়েন্সের একটি নির্দিষ্ট থ্রেশহোল্ড পর্যন্ত স্থির ছিল, যার বাইরে এটি তীব্রভাবে নেমে গেছে। গবেষকরা বলছেন যে এই ড্রপটি সেই বিন্দুর সাথে সম্পর্কযুক্ত যেখানে ক্যাথোডোলুমিনেসেন্স থেকে বাহক জীবনকাল গণনা করা হয়, বাহকদের আল্ট্রাথিন ডিভাইসটি অতিক্রম করতে যে সময়ের সাথে তুলনীয় হয়।
চাহিদার স্থান পরিবেশে বিদ্যুৎ উৎপাদন
"এই কাজে অধ্যয়ন করা ডিভাইসগুলির প্রধান সম্ভাব্য প্রয়োগ হল চাহিদার স্থানের পরিবেশে বিদ্যুৎ উৎপাদনের জন্য," বার্থেল বলেছেন। গবেষণার বর্ণনা দিয়ে একটি গবেষণায় যা প্রকাশিত হয় ফলিত পদার্থবিজ্ঞানের জার্নাল, গবেষকরা পরামর্শ দেন যে এরকম একটি পরিবেশ হতে পারে মধ্য পৃথিবী কক্ষপথ (MEOs) যেমন মোলনিয়া কক্ষপথ যা পৃথিবীর প্রোটন বিকিরণ বেল্টের মধ্য দিয়ে যায় এবং উচ্চ অক্ষাংশে পর্যবেক্ষণ ও যোগাযোগের জন্য ব্যবহৃত হয়। যত উন্নত-সুরক্ষিত নিম্ন-পৃথিবী কক্ষপথ (LEOs) আরও বিশৃঙ্খল হয়ে উঠবে, এই ধরনের কক্ষপথগুলি আরও গুরুত্বপূর্ণ হয়ে উঠবে।
কার্বন ন্যানোটিউবগুলি স্থান-আবদ্ধ ইলেকট্রনিক্সকে বিকিরণ ক্ষতি প্রতিরোধ করতে সহায়তা করে
বৃহস্পতি গ্রহের চাঁদ ইউরোপার কক্ষপথ, যা বহির্ভূত প্রাণের সন্ধানে বিশেষ বৈজ্ঞানিক আগ্রহের, আরেকটি উদাহরণ। এই চাঁদে সৌরজগতের সবচেয়ে মারাত্মক বিকিরণ পরিবেশ রয়েছে এবং সেখানে একটি সৌর-চালিত মহাকাশযান অবতরণ করার জন্য অত্যন্ত বিকিরণ-সহনশীল কোষের প্রয়োজন হবে।
যদিও নতুন কোষগুলি প্রাথমিকভাবে স্যাটেলাইটের শক্তির উৎস হিসাবে ডিজাইন করা হয়েছে, বার্থেল বলে ফিজিক্স ওয়ার্ল্ড যে তিনি পৃথিবীতে ব্যবহার করার জন্য মহাকাশে শক্তি উৎপন্ন করার জন্য তাদের ব্যবহার করার "ধারণাটি বাতিল করেন না"। তিনি এবং তার সহকর্মীরা এখন তাদের কোষকে আরও অপ্টিমাইজ করার জন্য এই গবেষণা থেকে যা শিখেছেন তা ব্যবহার করার পরিকল্পনা করছেন। "এখন পর্যন্ত, আমরা আমাদের আল্ট্রাথিন কোষগুলির জন্য শুধুমাত্র একটি বেধের দিকে তাকিয়েছি এবং আমাদের ফলাফলগুলি আমাদের বুঝতে সাহায্য করবে যে একটি ভিন্ন বেধ আছে কিনা যা বিকিরণ সহনশীলতা এবং আলো শোষণের মধ্যে একটি ভাল সমঝোতা দেয়," বার্থেল ব্যাখ্যা করেন। "আমরা পাওয়ার আউটপুট উন্নত করার জন্য একাধিক আল্ট্রাথিন সেল স্ট্যাক করার দিকেও আগ্রহী এবং বিভিন্ন উপাদানের সংমিশ্রণও চেষ্টা করে দেখতে চাই।"
