توانائي هميشه انساني سماجي تبديلي ۽ ترقي ۾ هڪ اهم عنصر رهي آهي. اها اهميت خاص طور تي ٻن صنعتي انقلابن کان پوءِ واضح ٿي وئي، جنهن ماڻهن کي توانائي جي ترقي جي اهم ڪردار کان وڌيڪ واقف ڪيو.
اڄ جي تيزي سان ترقي ڪندڙ سماج ۾، روايتي توانائي جا ذريعا جهڙوڪ فوسل ايندھن (ڪوئلو، تيل، وغيره) ڊگهي بحالي جي چڪر، گهٽجندڙ ذخيرن، ۽ گهٽجندڙ معيار جي ڪري اهم چئلينجن کي منهن ڏين ٿا. اهي مسئلا وڌندڙ توانائي جي گهرج کي پورو ڪرڻ کي وڌيڪ ڏکيو بڻائين ٿا، نئين توانائي جي ذريعن جي ترقي ۽ استعمال کي اڳيان آڻين ٿا.
فوٽو سنٿيسس مان ڊرائنگ جو الهام: شمسي توانائي جو استعمال
جيئن اسان ڄاڻون ٿا، ڌرتيءَ تي تقريبن سڀ استعمال لائق توانائي ٻوٽن ۾ فتوسنٿيسس مان پيدا ٿئي ٿي.
فوٽو سنٿيسس هڪ حياتياتي عمل آهي جنهن ۾ ٻوٽا سج جي روشني هيٺ ڪاربان ڊاءِ آڪسائيڊ ۽ پاڻي استعمال ڪندي کنڊ کي گڏ ڪندا آهن. جيئن ته اهي کنڊ ميٽابولزم دوران توانائي خارج ڪن ٿيون، تنهن ڪري شمسي توانائي هن طريقي سان ذخيرو ٿيل آهي.
جڏهن ته، هي توانائي آساني سان استعمال لائق نه آهي ۽ عام طور تي بجلي ۾ تبديل ڪرڻ جي ضرورت آهي، اهو روپ جيڪو اسان عام طور تي استعمال ڪندا آهيون. فزڪس جي مطابق، توانائي جي تبديلي هميشه ڪجهه نقصان پهچائيندي آهي. تنهن ڪري، شمسي توانائي کي سڌو سنئون بجلي ۾ تبديل ڪرڻ تحقيق جو هڪ اهم شعبو بڻجي چڪو آهي.
ڇا شمسي توانائي کي سڌو سنئون بجلي ۾ تبديل ڪري سگهجي ٿو؟ ۽ ڪهڙا عنصر هن عمل تي اثر انداز ٿين ٿا؟ اهي 19 صدي جي شروعات ۾ سائنسدانن لاءِ گہرا سوال هئا. خوشقسمتيءَ سان، 19 صدي جي آخر ۾ هڪ وڏي ڪاميابي سامهون آئي.
فوٽو اليڪٽرڪ اثر جي دريافت
1887ع ۾، مشهور طبيعات دان هينريچ هرٽز - جنهن جو نالو هاڻي فريڪوئنسي جي يونٽ طور استعمال ڪيو ويندو آهي - اتفاق سان دريافت ڪيو ته روشني ڪجهه مادي سطحن تي ٽڪرائڻ سان انهن جي برقي خاصيتن کي تبديل ڪري سگهي ٿي. بعد ۾ ڪيل تحقيق مان ظاهر ٿيو ته هي رجحان اليڪٽران جي وهڪري جي ڪري ٿيو هو، جنهن کي بعد ۾ فوٽو اليڪٽرڪ اثر سڏيو ويو.
ان وقت، نيوٽن پاران قائم ڪيل ڪلاسيڪل فزڪس، سائنسي سوچ تي حاوي هئي. ان ۾ اهو موقف اختيار ڪيو ويو ته روشني هڪ لهر هئي جيڪا ايٿر نالي هڪ وچولي ذريعي سفر ڪندي هئي (هڪ تلاءَ ۾ پکڙيل لهرن وانگر). هن نظريي موجب، لهر جي توانائي ان جي طول و عرض (روشني جي شدت) تي منحصر هئي.
هي وضاحت وجداني لڳي رهي هئي. مثال طور، سج جي روشني سياري ۾ خوشگوار گرم محسوس ٿئي ٿي پر اونهاري جي سخت گرمي ۾ سج جي جلن جو سبب بڻجي سگهي ٿي. تنهن ڪري، ڪلاسيڪل فزڪس جي تحت، فوٽو اليڪٽرڪ اثر کي روشني جي شدت تي منحصر سمجهيو ويندو هو. تڏهن به، تجربن ٻي صورت ۾ ڏيکاريو.
تحقيق مان ظاهر ٿيو ته ڪنهن به مواد لاءِ، روشني جا ڪجهه رنگ شدت جي باوجود فوٽو اليڪٽرڪ اثر پيدا نٿا ڪري سگهن، جڏهن ته ٻيا گهٽ شدت تي به بجلي پيدا ڪري سگهن ٿا. انهن نتيجن ڪلاسيڪل فزڪس جي مخالفت ڪئي، ان کي هڪ بحران ۾ وجهي ڇڏيو ۽ هڪ سائنسي انقلاب کي جنم ڏنو.
آئن اسٽائن راز کولي ٿو
هن سائنسي طوفان جي وچ ۾، البرٽ آئن اسٽائن فوٽو اليڪٽرڪ اثر لاءِ هڪ شاندار وضاحت فراهم ڪئي.
آئن اسٽائن تجويز ڪيو ته روشني ۾ فوٽون شامل آهن، هر هڪ هڪ الڳ توانائي جي پيڪٽ جي نمائندگي ڪري ٿو. هڪ فوٽون جي توانائي ان جي فريڪوئنسي (في سيڪنڊ oscillations جي تعداد) تي منحصر آهي، ان جي شدت تي نه. تنهن ڪري، ڇا ڪو مواد اليڪٽران پيدا ڪري سگهي ٿو اهو مڪمل طور تي فوٽون جي توانائي تي منحصر آهي، نه ته فوٽون جي تعداد تي.
آئن اسٽائن جي انقلابي بصيرت کيس 1921ع ۾ فزڪس جو نوبل انعام ڏنو، ڇاڪاڻ ته ان هڪ نازڪ مسئلي کي حل ڪيو جيڪو ڪلاسيڪل فزڪس بيان ڪرڻ ۾ ناڪام ٿيو.
شمسي سيل: روشني کي بجلي ۾ تبديل ڪرڻ
فوٽو اليڪٽرڪ اثر جي دريافت سولر سيلز جهڙن عملي استعمالن لاءِ رستو هموار ڪيو.
هڪ سولر سيل هڪ سينڊوچ وانگر هوندو آهي، جنهن ۾ هڪ روشني سان حساس فعال پرت هڪ اليڪٽران ٽرانسپورٽ پرت ۽ هڪ سوراخ ٽرانسپورٽ پرت جي وچ ۾ رکيل هوندي آهي. ساخت جا ٻه پاسا اليڪٽروڊ مواد آهن، اڪثر ڪري ڌاتو ۽ انڊيم ٽين آڪسائيڊ (ITO).
جڏهن فعال پرت فوٽان جذب ڪري ٿي، ته ان جا اليڪٽران وڌيڪ توانائي جي سطح تي پرجوش ٿين ٿا. اهي پرجوش اليڪٽران اليڪٽران ٽرانسپورٽ پرت ڏانهن منتقل ٿين ٿا، جڏهن ته "سوراخ" (اهي علائقا جن ۾ اليڪٽران نه آهن) سوراخ ٽرانسپورٽ پرت ذريعي هلايا ويندا آهن. هي ترتيب هڪ سرڪٽ ٺاهي ٿي، جيڪا ڪرنٽ جي وهڪري کي فعال بڻائي ٿي.
اهڙي ڊوائيس جي جوڙجڪ کي استعمال ڪندي، شمسي توانائي کي سڌو سنئون بجلي ۾ تبديل ڪري سگهجي ٿو، جيڪو اسان کي هڪ ڪارآمد ۽ صاف توانائي جو ذريعو ڏئي ٿو.
سائنسي ڳولا لاءِ خراج تحسين
شمسي سيلن جو اصول ان ڳالهه جي مثال ڏئي ٿو ته ڪيئن سائنسي ڳولا اسان جي زندگين کي تمام گهڻو بهتر بڻايو آهي. بيشمار سائنسدانن جي لگن ۽ انهن جي شاندار دريافتن جي مهرباني، انسانيت هڪ روشن مستقبل لاءِ فطرت جي طاقت کي استعمال ڪندي رهي ٿي. اچو ته انهن جي غير معمولي تعاون کي خراج تحسين پيش ڪريون!
