सिनोटेक, एक कार्बन फाइबर निर्माता जो शेनझेन में पंजीकृत है, ने गीले और सूखे जेट वेट स्पिनिंग दोनों तरीकों से कार्बन फाइबर के लिए टी1100 गुणवत्ता प्राप्त करके एक महत्वपूर्ण सफलता हासिल की है। इसके अलावा, कंपनी ने एयरोस्पेस क्षेत्र के लिए 5000 टन उत्पादन क्षमता का निर्माण किया है, जिसका उद्देश्य उच्च गुणवत्ता वाले कार्बन फाइबर बाजार में टोरे के प्रभुत्व को चुनौती देना है।
हालांकि चीन दुनिया के कुल उत्पादन का आधा हिस्सा यानी 220,000 टन का उत्पादन करता है, फिर भी देश उच्च गुणवत्ता वाली एयरोस्पेस सामग्री के सेगमेंट में आयात पर निर्भर रहता है। एयरोस्पेस उद्योग कुल कार्बन फाइबर टonnage का 13.4% खपत करता है, लेकिन यह 44.1% राजस्व उत्पन्न करता है। सिनोटेक की स्थापना 2008 में सीएएस के वैज्ञानिकों द्वारा इसी निर्भरता को दूर करने और एयरोस्पेस क्षेत्र से जुड़े मूल्य पर कब्जा करने के लिए की गई थी।
मुख्य तकनीकी जटिलता गीली और सूखी जेट वेट स्पिनिंग के बीच के अंतर में निहित थी। गीली स्पिनिंग विधि से प्राप्त फाइबर स्वाभाविक रूप से सतह पर खांचे बनाते हैं जो प्रबलित कंक्रीट संरचनाओं में रीबार के समान होते हैं। ये खांचे रेज़िन मैट्रिक्स के साथ अधिक मजबूत बंधन को बढ़ावा देते हैं, जिससे झटके के दौरान कंपोजिट की क्षति प्रतिरोध और संपीड़न में प्रभाव के बाद की ताकत काफी बढ़ जाती है। जबकि सूखी जेट वेट स्पिनिंग विधि उच्च उत्पादन दक्षता और सतह की चिकनाई प्रदान करती है, सिनोटेक दुनिया की कुछ ही कंपनियों में से एक है जिसने इन दोनों तकनीकी प्लेटफार्मों पर एक साथ टी1100-क्लास ब्रेकथ्रू हासिल किया है, जिसे अंतरराष्ट्रीय स्तर पर अग्रणी परिणाम के रूप में विशेषज्ञ मूल्यांकन द्वारा पुष्टि की गई है।
घरेलू उच्च गुणवत्ता वाले कार्बन फाइबर के लिए मुख्य समस्या गुणवत्ता की स्थिरता सुनिश्चित करना बनी हुई है। हालांकि चीन ने कार्बन फाइबर उत्पादन मात्रा में काफी हद तक समानता हासिल कर ली है, फिर भी टोरे की तुलना में स्थिरता और संगति में अंतर बना हुआ है। उच्च गुणवत्ता वाले उत्पादों के लिए उच्च सांख्यिकीय विश्वसनीयता के साथ यांत्रिक विशेषताओं में न्यूनतम उतार-चढ़ाव की आवश्यकता होती है, जबकि नागरिक उत्पादों में अधिक विचलन की अनुमति दी जा सकती है। स्थिरता में यह अंतर घरेलू कार्बन फाइबर के उपयोग को विमानन के प्रमुख संरचनात्मक तत्वों तक सीमित करता है। सिनोटेक इस अंतर को कम करने के लिए प्रक्रियाओं के स्वचालन, वास्तविक समय में गुणवत्ता निगरानी और प्रक्रिया सांख्यिकीय नियंत्रण में सक्रिय रूप से निवेश कर रहा है। अनुमान है कि उत्पाद उपज में सुधार के साथ, एयरोस्पेस क्षेत्र में आयात प्रतिस्थापन में मंदी तेज होगी, और सिनोटेक मांग वृद्धि और घरेलू प्रतिस्थापन के चौराहे पर एक अनुकूल स्थिति रखता है।
सूझोउ विश्वविद्यालय की शोध टीम ने हांगकांग पॉलिटेक्निक विश्वविद्यालय के साथ मिलकर इंडियम मुक्त कंपोजिट परत बनाई है। यह सामग्री टैंडेम सौर सेल की दक्षता और दीर्घकालिक स्थिरता को बढ़ाने के लिए पेरोव्स्काइट और सिलिकॉन के बीच आणविक पुल का उपयोग करती है।
सूझोउ विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने, प्रोफेसर यान शिनबो और झांग शियाओहुन के नेतृत्व में, हांगकांग पॉलिटेक्निक विश्वविद्यालय और फोटोवोल्टिक उद्योग के विभिन्न भागीदारों के सहयोग से इस तरह की कंपोजिट परत विकसित की है। यह टैंडेम सौर सेल में पेरोव्स्काइट और क्रिस्टलीय सिलिकॉन परतों के बीच एक आणविक पुल बनाती है। यह उपलब्धि पेरोव्स्काइट और सिलिकॉन आधारित टैंडेम फोटोसेल के सामने आने वाली दो गंभीर समस्याओं का समाधान करती है: दो सामग्रियों के इंटरफ़ेस पर चार्ज हानि और दीर्घकालिक स्थिरता में कमी, जिसने ऐसी आर्किटेक्चर के वाणिज्यिक कार्यान्वयन को रोका था।
आणविक पुल परमाणु स्तर पर कार्य करता है। सूझोउ की टीम ने एक स्व-संयोजित मोनोलेयर विकसित किया है जो रासायनिक रूप से पेरोव्स्काइट की सतह और सिलिकॉन की सतह दोनों से जुड़ता है। यह प्रभावी चार्ज परिवहन के लिए एक निरंतर इलेक्ट्रॉनिक पथ बनाता है, साथ ही दोषों को निष्क्रिय करता है और गैर-विकिरणी पुनर्संयोजन को रोकता है।
इंडियम का उपयोग न करना विशेष रूप से महत्वपूर्ण है। इंडियम ऑक्साइड-टिन पारंपरिक रूप से डिस्प्ले और फोटोवोल्टिक उपकरणों में पारदर्शी चालक परत के रूप में उपयोग किया जाता रहा है। हालांकि, इंडियम को एक महत्वपूर्ण सामग्री के रूप में वर्गीकृत किया गया है, जो आपूर्ति श्रृंखला में सांद्रता जोखिमों और डिस्प्ले उद्योग की मांग से उत्पन्न बढ़ती लागतों के अधीन है। नई कंपोजिट परत पूरी तरह से इंडियम को बाहर करती है, इसे अधिक सुलभ और कम लागत वाली सामग्रियों से बदल देती है जो तुलनीय या बेहतर ऑप्टिकल पारदर्शिता और विद्युत चालकता प्रदान करती हैं। यह प्रतिस्थापन टैंडेम सौर सेल के व्यावसायीकरण के लिए मूल्य अवरोध और सामग्री की आपूर्ति में रुकावट के जोखिम दोनों को समाप्त करता है, जिसने फोटोवोल्टिक उद्योग को चिंतित किया था।
यह शोध फोटोवोल्टिक्स के क्षेत्र में अगली पीढ़ी की प्रौद्योगिकियों के औद्योगीकरण की दिशा में प्रगति का प्रतीक है। सैद्धांतिक रूप से, पेरोव्स्काइट-सिलिकॉन टैंडेम सेल एकल-जंक्शन सिलिकॉन सेल के शॉक्ली-क्वाइजर सीमा से अधिक दक्षता प्रदर्शित कर सकते हैं, जो लगभग 29% है। प्रयोगशाला टैंडेम सेल पहले ही 33% दक्षता से अधिक हो चुके हैं, हालांकि इन परिणामों को व्यावसायिक रूप से व्यवहार्य उत्पादों में बदलना इंटरफ़ेस स्थिरता और उत्पादन मापनीयता की समस्याओं को हल करने की मांग करता है, जिस पर आणविक पुल दृष्टिकोण केंद्रित है। सूझोउ टीम का काम बताता है कि पेरोव्स्काइट-सिलिकॉन इंटरफ़ेस पर आणविक इंजीनियरिंग एक साथ दक्षता और परिचालन जीवनकाल दोनों को बढ़ा सकती है, जिससे व्यावसायीकरण के रास्ते में आने वाली दो सबसे महत्वपूर्ण बाधाएं दूर हो जाती हैं। विश्वविद्यालय और उद्योग के बीच सहयोग का मॉडल प्रयोगशाला विकास से उत्पादन की ओर संक्रमण में तेजी लाता है। सफल स्केलिंग पर, आणविक पुल तकनीक सौर ऊर्जा के क्षेत्र में चीन के नेतृत्व को मजबूत कर सकती है, साथ ही इंडियम पर निर्भरता को भी कम कर सकती है।
