सन-फ्री फोटोवोल्टिक्स एक फोटोवोल्टिक्स तकनीक है जिसे बिजली उत्पादन के लिए सूरज की रोशनी की आवश्यकता नहीं होती है। यह तकनीक मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी फोटोवोल्टिक कोशिकाओं में अनुसंधान टीम द्वारा विकसित की गई थी, जो विशिष्ट तरंगदैर्ध्य पर सबसे अधिक कुशलता से बिजली को परिवर्तित करती है। सूर्य मुक्त फोटोवोल्टिक्स की विशेषताओं को इस तरह इंजीनियर किया गया है कि यह गर्मी ऊर्जा को विशिष्ट तरंग दैर्ध्य में परिवर्तित करता है। इससे मौजूदा थर्मोफोटोवोल्टिक (टीपीवी) सिस्टम की दक्षता बढ़ जाती है।

काम करने का सिद्धांत
इस सामग्री की सतह अरबों नैनोस्केल पिट्स के साथ नक़्क़ाशीदार है, ताकि यह निर्दिष्ट तरंगदैर्ध्य पर तरंग को उत्सर्जित करे और अन्य तरंग दैर्ध्य को दबाए जो आवश्यक नहीं हैं। जब सतह गर्मी ऊर्जा के संपर्क में आती है, तो यह आवश्यक तरंगदैर्ध्य पर प्रकाश ऊर्जा को विकिरणित करती है। विकिरण लागू होने पर परमाणु मुक्त इलेक्ट्रॉनों को मुक्त करते हैं, इस प्रकार बिजली उत्पन्न करते हैं।

विकास
रेडियोधर्मी का उपयोग करने वाली एक डिवाइस रेडियोधर्मी क्षय नामक प्रक्रिया का उपयोग करके 30 वर्षों तक बिजली उत्पादन करने में सक्षम है। एक अन्य समान उपकरण एमआईटी के शोधकर्ताओं द्वारा विकसित किया गया था, जो ईंधन स्रोत के रूप में ब्यूटेन का उपयोग करता है। इसमें एक बटन का आकार है और अनुमानित लिथियम-आयन बैटरी की तुलना में तीन गुना अधिक समय तक संचालित होने का अनुमान है और इसे रिफाइवलिंग पर तुरंत रिचार्ज करने का लाभ है। थर्मो-फोटोवोल्टिक्स, जो 1 9 60 के दशक में विकसित एक तकनीक है, गर्मी ऊर्जा को बिजली में परिवर्तित करने में सक्षम है। यह पहले ज्ञात था कि फोटोवोल्टिक कोशिकाओं को संचालित करने के लिए सूरज की रोशनी बिल्कुल जरूरी नहीं है। इन्फ्रारेड विकिरण का उपयोग फोटोवोल्टिक सामग्रियों में कुशलता से नहीं किया जाता है, जो कम बैंड अंतर से विशेषता होती है, हालांकि प्रदर्शन सामान्य सिलिकॉन फोटोवोल्टिक कोशिकाओं की अपेक्षा तुलनात्मक रूप से बेहतर होता है। गर्मी का उपयोग करने वाले फोटोवोल्टिक्स का एक उदाहरण एक फोटोवोल्टिक डायोड है जो हाइड्रोकार्बन ईंधन वाले थर्मल एमिटर द्वारा दी गई गर्मी से बिजली उत्पन्न करता है।

सन-फ्री फोटोवोल्टिक्स में, उपरोक्त वर्णित थर्मल एमिटर को विशिष्ट तरंग दैर्ध्य को उत्सर्जित करने के लिए बारीकी से ट्यून किया जाता है, जो फोटोवोल्टिक डायोड का उपयोग कर सकते हैं, जबकि उसी समय तरंग दैर्ध्य को रोकना जो डायोड द्वारा उपयोग नहीं किया जा सकता है। यह एक फोटोनिक क्रिस्टल पर छत और छेद जैसे नैनोस्केल की विशेषताओं को नक़्क़ाशी से प्राप्त किया जाता है ताकि क्रिस्टल के माध्यम से गुजरने वाली रोशनी को संशोधित किया जा सके।

ऑपरेशन
टंगस्टन का एक स्लैब सतह पर अरबों नैनोस्केल पिट के साथ एक थर्मल एमिटर के रूप में प्रयोग किया जाता है, जिसमें प्रत्येक गड्ढा एक अनुनाद की तरह काम करता है। हीटिंग पर, विशिष्ट तरंगदैर्ध्य स्लैब द्वारा विकिरणित होते हैं क्योंकि यह एक परिवर्तित उत्सर्जन स्पेक्ट्रम उत्पन्न करता है।

अनुप्रयोगों
स्मार्ट-फ्री फोटोवोल्टिक्स को स्मार्टफोन जैसे इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में लागू किया जा सकता है। मौजूदा घनत्व के अपने मूल्य में आने वाले वर्षों में तीन गुना क्षमता होने की क्षमता है, जब यह 20 दिनों से अधिक समय तक रिचार्ज करने की आवश्यकता के बिना स्मार्टफोन को पावर कर सकता है। इसका उपयोग इलेक्ट्रिक उपकरणों जैसे टेलीविजन और इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों जैसे इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों से अपशिष्ट ताप का उपयोग करने के लिए भी किया जा सकता है।