सिंगापुर ने ईजाद किया शैडो-इफेक्ट एनर्जी जेनरेटर

प्रकाश सभी दिशाओं में यात्रा कर सकता है। छायाएं गैर-दिशाएं हैं जो प्रकाश अपने मार्ग में गड़बड़ी के कारण नहीं पहुंच सकती हैं। यह किसी भी वस्तु का वह हिस्सा है जो प्रकाश द्वारा अप्राप्य है। इसके गठन के लिए प्रकाश की गति को अवरुद्ध करने के लिए एक वस्तु की आवश्यकता होती है। सिंगापुर में वैज्ञानिकों को उम्मीद है कि उन्होंने रोशनी के विभिन्न कोणों का उपयोग करके छाया की मदद से बिजली पैदा करने की लगभग एक नई विधि बनाई है।

इस डिवाइस का नाम शैडो–इफेक्ट एनर्जी जेनरेटर / एसईजी (Shadow-effect Energy Generator/SEG) है जो सिंगापुर के राष्ट्रीय विश्वविद्यालय में विकसित किया गया है। यह बिजली उत्पन्न करने के लिए प्रकाश और छाया के बीच रोशनी में इसके विपरीत प्रकृति का उपयोग करता है। यह बिजली उत्पन्न करने के लिए प्रकाश और छाया के बीच रोशनी में विभेदीकरण की प्रक्रिया का उपयोग करता है।

इसमें सौर कोशिकाओं(solar cell) की तरह विद्युत उत्पन्न करने की क्षमता है, वो भी बिना किसी खुली जगहों की आवश्यकता या प्रत्यक्ष सूर्य के प्रकाश के साथ। 15 अप्रैल 2020 को, वैज्ञानिक पत्रिका ऊर्जा और पर्यावरण विज्ञान में इस अनुसंधान की सफलता की स्टोरी प्रकाशित हुई है।

एनयूएस(NUS) मैटेरियल्स साइंस एंड इंजीनियरिंग के प्रोफेसर टैन स्वी चिंग  ने सत्ता का अप्रत्यक्ष स्रोत बनाने के लिए प्रकाश और छाया के विपरीत व्यवहार का इस्तेमाल किया। यह उन दोनों के वोल्टेज के बीच में अंतर को प्रेरित करेगा जिसके परिणामस्वरूप बिजली का उत्पादन होगा।

यह लोगों को अच्छी तरह से पता है कि छाया प्रकाश निर्भर उपकरणों के प्रदर्शन को खराब कर देती है क्योंकि यह प्रकाश के स्थिर स्रोत के साथ हस्तक्षेप करती है जिसका उपयोग उपकरणों को शक्ति देने में किया जाता है। प्रकाश की अनुपस्थिति में  फोटोवोल्टिक कोशिकाओं (Photovoltaic cells) और ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स अनुप्रयोग (Optoelectronics applications) के कार्य सिद्धांत को बाधित करती है।

शोधकर्ताओं ने कहा है कि छाया की उपस्थिति में ऊर्जा संचयन की अवधारणा ‘अभूतपूर्व‘ है।

सिंगापुर में वैज्ञानिकों की एक टीम ने एसईजी (SEG) डिवाइस के प्रदर्शन और क्षमता का परीक्षण करने के लिए एक प्रयोग किया है। वे वर्तमान पीढ़ी के लिए किसी भी वस्तु में विभिन्न कोणों को रोशन करके इलेक्ट्रॉनों को उत्तेजित करने के लिए डिवाइस का उपयोग करते हैं।

• डिवाइस में कोशिकाओं का एक सेट शामिल होता है, जो एक सिलिकॉन वेफर (silicon wafer) पर जमा होता है, जिसमें प्रत्येक सोने की 15nm पतली फिल्म होती है।
• इसकी व्यवस्था सेट-अप के लिए एक पतली और लचीली प्लास्टिक फिल्म का उपयोग किया जाता है ।

यह उपकरण तभी काम कर सकता है जब किसी वस्तु द्वारा प्रकाश और छाया दोनों को एक साथ डाला जाए। कुल प्रकाश या तो कुल अंधेरे में यह कोई कार्य नहीं कर सकता है।

शैडो-इफ़ेक्ट एनर्जी जेनरेटर (SEG) का मुख्य सिद्धांत बताता है कि जब डिवाइस का एक भाग प्रकाश के अधीन होता है और एक ही समय में दूसरा हिस्सा छाया में होता है, तो उत्पन्न  बिजली की मात्रा उस समय की तुलना में बहुत अधिक होती है, जब उपकरण कुल अंधेरे या प्रकाश के अधीन होता है। तब बहुत कम या कोई विद्युत उत्पादन नहीं होता है। यह सिद्धांत बिजली उत्पादन के लिए एक इष्टतम सतह क्षेत्र प्रदान करता है। चार्ज जेनरेशन के लिए पर्याप्त क्षेत्र डिवाइस के प्रबुद्ध हिस्से में प्राप्त किया जाता है, जबकि चार्ज का संग्रह डिवाइस के छाया वाले हिस्से में  होता है।

SEG पर किसी भी वस्तु द्वारा डाली गई छाया वस्तु की उपस्थिति दर्ज करने के लिए एक सेंसर को ट्रिगर करती है। डिवाइस के धातु का वोल्टेज तब बढ़ जाता है जब यह उसके गहरे हिस्से के सापेक्ष प्रकाश के तहत होता है और यह इलेक्ट्रॉन को सिलिकॉन वेफर से सोने की फिल्म में कूदने के लिए उत्तेजित करता है। यानी जनरेटर में इलेक्ट्रॉन उच्च वोल्टेज से कम वोल्टेज तक प्रवाह करते हैं। जैसे ही वे बाहरी सर्किट में प्रवाह करते हैं, विद्युत प्रवाह उत्पन्न होता है।

प्रयोगशाला में SEG डिवाइस पर परीक्षणों का उपयोग करते हुए, शोध पत्र में कहा गया है कि चार-सेल SEG छायांकन के प्रभाव के तहत वाणिज्यिक सिलिकॉन सौर कोशिकाओं से दोगुना कुशल था। डिवाइस ने 1.5 वोल्ट की पर्याप्त शक्ति उत्पन्न की जो आसानी से एक विद्युत घड़ी को चार्ज करती है। प्रोफेसर टैन स्वी चिंग कहते हैं कि SEG द्वारा प्रदान किए गए लाभ बहुत अधिक हैं और हमारे द्वारा उपयोग की जाने वाली महंगी सौर कोशिकाओं की तुलना में और भी बड़े हो सकते हैं। सौर कोशिकाएं केवल तेज धूप के तहत विद्युत उत्पन्न करती हैं और इसकी अनुपस्थिति में काम करने में असमर्थ होती हैं, जो कम लागत वाले SEG के मामले में नहीं है।

विश्वव्यापी पैमाने पर उज्जवल भविष्य को देखते हुए, सेगमेंट के सिद्धांत का उपयोग सौर कोशिकाओं में अधिक दक्षता के लिए किया जा सकता है। यह तकनीक हमें मजबूत प्रत्यक्ष सूर्य के प्रकाश पर कम निर्भर होने में मदद कर सकती है और किसी भी देश की ऊर्जा आपूर्ति के लिए अधिक शक्ति प्रदान करेगी।

शहर इसके उपयोग के लिए आदर्श वातावरण हैं जहाँ प्रकाश और छाया का स्तर लगातार पूरे दिन बदलता रहता है। इसलिए, ये उपकरण घनी आबादी वाले शहरों में ऊँची इमारतों और कारखानों से भरे हुए स्थान पर कुशलता पूर्वक काम कर सकता है,
जिनमें लगभग हर जगह लगातार छाया रहती है।

अनुसंधान के अगले चरण में, वैज्ञानिकों की टीम SEG उपकरणों की लागत को कम करने पर ध्यान केंद्रित करेगी। वे सोने (Gold) के अलावा कुछ अन्य सामग्रियों के साथ प्रयोग करेंगे। इसका उद्देश्य हमारे आमतौर पर इस्तेमाल होने वाली सौर कोशिकाओं की तुलना में इसे अधिक किफायती बनाना है।

अपनी लागत-दक्षता, सादगी और स्थिरता के साथ, SEG प्रौद्योगिकी ऊर्जा का दोहन करने के लिए परिवेश की स्थितियों से हरित ऊर्जा उत्पन्न करने का एक आशाजनक वास्तुकला प्रदान करती है। यह स्मार्ट सेंसर सिस्टम (Smart Sensor System) का एक बड़ा हिस्सा हो सकता है, खासकर हमारे भारत के शहरों के सन्दर्भ में।