ایک نیا الٹراتھین فوٹوولٹک سیل خلا کے ان علاقوں میں مصنوعی سیارہ کے لیے طاقت کے منبع کے طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے جو تابکاری کی اعلی سطح کا تجربہ کرتے ہیں۔ برطانیہ میں کیمبرج یونیورسٹی کے محققین کے ذریعہ تیار کردہ، یہ آلہ روشنی کو جذب کرنے کے لیے گیلیم آرسنائیڈ (GaAs) کی ایک پتلی پرت کا استعمال کرتا ہے اور یہ پہلے سے مطالعہ کیے گئے موٹے آلات کے مقابلے پروٹون تابکاری کے لیے زیادہ مضبوط ہے۔
کائناتی تابکاری بھاری آئنوں اور کائناتی شعاعوں (اعلی توانائی والے پروٹون، الیکٹران اور جوہری مرکزے) کے مرکب سے بنی آئنائزنگ تابکاری ہے۔ زمین کا مقناطیسی میدان ہمیں اس تابکاری کے 99.9% سے بچاتا ہے، اور بقیہ 0.1% ہمارے ماحول سے نمایاں طور پر کم ہوتا ہے۔ تاہم، خلائی جہاز کو ایسا کوئی تحفظ حاصل نہیں ہے، اور تابکاری ان کے جہاز پر موجود الیکٹرانکس کو نقصان پہنچا سکتی ہے یا تباہ کر سکتی ہے۔
تابکاری سے متاثرہ نقائص فوٹو ایکٹیویٹڈ چارج کیریئرز کو پھنساتے ہیں۔
شمسی خلیوں میں، تابکاری کے نقصان سے فوٹو وولٹک مواد میں نقائص کا تعارف ہوتا ہے جو سیل کی روشنی کو جمع کرنے والی پرت بناتے ہیں۔ یہ نقائص فوٹو ایکٹیویٹڈ چارج کیریئرز کو پھنساتے ہیں جو پورے مواد میں برقی رو بہاؤ پیدا کرنے کے لیے ذمہ دار ہیں، کرنٹ کو کم کرتے ہیں اور بالآخر سیل کی پاور آؤٹ پٹ کو کم کرتے ہیں۔
چارج شدہ ذرات کو شمسی خلیے کے ذریعے جتنا آگے جانا چاہیے، اتنا ہی زیادہ امکان ہے کہ ان میں کسی خرابی کا سامنا ہو اور وہ پھنس جائیں۔ لہذا، اس سفری فاصلے کو کم کرنے کا مطلب ہے کہ ذرات کا ایک چھوٹا سا حصہ نقائص میں پھنس جائے گا۔
ایسا کرنے کا ایک طریقہ شمسی خلیوں کو پتلا کرنا ہے۔ نئے کام میں، محققین کی قیادت میں ارمین بارتھل بالکل ایسا ہی کیا، صرف 80 nm موٹی GaAs روشنی جذب کرنے والی پرت کے ساتھ سیمی کنڈکٹنگ مواد کے ڈھیر سے اپنے خلیات کو گھڑنا۔
یہ جانچنے کے لیے کہ آیا اس حکمت عملی نے کام کیا، ٹیم نے برطانیہ میں ڈالٹن کمبرین نیوکلیئر سہولت میں پیدا ہونے والے پروٹون کے ساتھ نئے سیل پر بمباری کرکے کائناتی تابکاری کے اثرات کی نقل کی۔ اس کے بعد انہوں نے وقت کے ساتھ حل شدہ کیتھوڈولومینیسینس کے امتزاج کا استعمال کرتے ہوئے سیل کی کارکردگی کی پیمائش کی، جو تابکاری کے نقصان کی حد کی پیمائش کرتا ہے، اور ایک ایسا آلہ جسے کمپیکٹ سولر سمیلیٹر کہا جاتا ہے جو یہ طے کرتا ہے کہ بمباری والے آلات سورج کی روشنی کو کتنی اچھی طرح سے طاقت میں تبدیل کرتے ہیں۔
بارتھیل اور ساتھیوں نے پایا کہ ان کے آلے میں چارج کیریئرز کی زندگی کا وقت تقریباً 198 پکوسیکنڈ (1012- s) پہلے سے تابکاری تقریباً 6.2 پکوسیکنڈ بعد میں۔ تاہم، اصل کرنٹ پروٹون کی روانی کی ایک خاص حد تک مستقل رہا، جس سے آگے یہ تیزی سے گر گیا۔ محققین کا کہنا ہے کہ یہ کمی اس نقطہ کے ساتھ منسلک ہے جس پر کیریئر کی زندگی کا وقت، کیتھوڈولومینیسینس سے شمار کیا جاتا ہے، اس وقت سے موازنہ ہو جاتا ہے جو کیریئرز کو الٹراتھین ڈیوائس کو عبور کرنے میں لگتا ہے۔
مطالبہ خلائی ماحول میں بجلی کی پیداوار
بارتھیل کا کہنا ہے کہ "اس کام میں زیر مطالعہ آلات کا بنیادی ممکنہ اطلاق خلائی ماحول کے مطالبے میں بجلی پیدا کرنا ہے۔" تحقیق کو بیان کرنے والے ایک مطالعہ میں، جو میں شائع ہوا ہے۔ اپلائیڈ فزکس کا جرنل۔، محققین تجویز کرتے ہیں کہ ایسا ہی ایک ماحول درمیانی زمینی مدار (MEOs) ہو سکتا ہے جیسے کہ مولنیا مدار جو زمین کے پروٹون ریڈی ایشن بیلٹ کے مرکز سے گزرتا ہے اور بلند عرض بلد پر نگرانی اور مواصلات کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ جیسے جیسے بہتر طور پر محفوظ شدہ لو ارتھ مدار (LEOs) مزید بے ترتیبی کا شکار ہوتے جائیں گے، ایسے مدار زیادہ اہم ہوتے جائیں گے۔
کاربن نانوٹوبس خلا میں جانے والے الیکٹرانکس کو تابکاری کے نقصان کے خلاف مزاحمت کرنے میں مدد کرتے ہیں۔
مشتری کے چاند یوروپا کا مدار، جو ماورائے زمینی زندگی کی تلاش میں خاص سائنسی دلچسپی رکھتا ہے، ایک اور مثال ہے۔ یہ چاند نظام شمسی میں تابکاری کے شدید ترین ماحول میں سے ایک ہے اور وہاں شمسی توانائی سے چلنے والے خلائی جہاز کو اترنے کے لیے انتہائی تابکاری برداشت کرنے والے خلیوں کی ضرورت ہوگی۔
اگرچہ نئے خلیات بنیادی طور پر سیٹلائٹ کے لیے طاقت کے منبع کے طور پر ڈیزائن کیے گئے ہیں، بارتھیل بتاتا ہے طبیعیات کی دنیا کہ وہ انہیں زمین پر استعمال کرنے کے لیے خلا میں طاقت پیدا کرنے کے لیے استعمال کرنے کے "خیال کو مسترد نہیں کرتا"۔ وہ اور اس کے ساتھی اب اپنے خلیات کو مزید بہتر بنانے کے لیے اس مطالعے سے جو کچھ سیکھا اسے استعمال کرنے کا ارادہ رکھتے ہیں۔ بارتھیل بتاتے ہیں، "اب تک، ہم نے اپنے الٹراتھائن سیلز کے لیے صرف ایک موٹائی کو دیکھا ہے اور ہمارے نتائج سے ہمیں یہ معلوم کرنے میں مدد ملے گی کہ آیا کوئی مختلف موٹائی ہے جو تابکاری کی رواداری اور روشنی کے جذب کے درمیان بہتر سمجھوتہ کرتی ہے۔" "ہم پاور آؤٹ پٹ کو بہتر بنانے کے لیے ایک سے زیادہ الٹراتھائن سیلز کو اسٹیک کرنے میں بھی دلچسپی رکھتے ہیں اور مختلف مادی امتزاج کو بھی آزماتے ہیں۔"
