ภาควิชาวิทยาศาสตร์ประยุกต์และวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยโตรอนโต (University of Toronto) ทดลองสร้างนวัตกรรมใหม่ ผลิตโซลาร์เซลล์ที่มีขั้นตอนง่ายเหมือนการพิมพ์หนังสือพิมพ์ ด้วยเครื่องพิมพ์สามมิติ ได้เป็นเซลล์พลังงานแสงอาทิตย์ราคาประหยัดและมีประสิทธิภาพในการผลิตพลังงานมากกว่าโซลาร์เซลล์แบบเดิม
โซลาร์เซลล์ในท้องตลาดทั่วไปทำจากผลึกซิลิกอน ซึ่งมีราคาแพง มีขั้นตอนการผลิตที่ยุ่งยาก เพราะการทำให้ซิลิกอนมีความบริสุทธิ์ต้องใช้อุณหภูมิประมาณ 1,000 องศาเซลเซียส ทำให้หลายปีมานี้ ผลึกโซลาร์เซลล์ perovskite ได้รับความนิยมมากขึ้น
perovskite คือโซลาร์เซลล์ที่เกิดจากวัสดุผสมระหว่างตะกั่วหรือดีบุกกับเฮไลด์ ใช้เป็นชั้นดูดซับกักเก็บและเปลี่ยนพลังงาน เกิดจากปฏิกิริยาการสังเคราะห์ที่ไม่ยุ่งยากจากธาตุที่หาได้ทั่วไป
งานวิจัยของมหาวิทยาลัยโตรอนโตนี้ตีพิมพ์ในวารสาร Science ในหัวข้อ ‘Efficient and Stable Solution-processed Planar Perovskite Solar cells via Contact Passivation’ ระบุว่า perovskite สามารถผสมกับสารละลายเป็น solar ink และใช้พิมพ์กับเครื่องพิมพ์สามมิติเป็นฟิล์มบางๆ บนวัสดุต่างๆ ทั้งพลาสติก กระจก และวัสดุอื่นๆ
ศาสตราจารย์เท็ด ซาร์เจนท์ ผู้เชี่ยวชาญด้านพลังงานแสงอาทิตย์บอกว่า “โซลาร์เซลล์ perovskite ทำให้เราใช้เทคนิคในอุตสาหกรรมการพิมพ์ที่มีอยู่แล้วผลิตโซลาร์เซลล์ราคาถูกได้”
perovskite ใช้นาโนเทคโนโลยียึดติดกับผลึกที่เล็กกว่าเส้นผม 1,000 เท่า การยึดติดแน่นหนาทำให้อิเล็กตรอนในวัสดุดูดซับแสงนี้ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ และเกิดปฏิกิริยาในอุณหภูมิสูงสุดไม่เกิน 150 องศาเซลเซียส เทียบกับเทคโนโลยีแบบเก่าซึ่งมีอุณหภูมิสูงจนทำให้วัสดุบางชนิดละลาย
เซลล์พลังงานแสงอาทิตย์ที่มีความบางเบานี้มีคุณสมบัติดูดซับแสงได้ดีกว่าซิลิกอน ค่าประสิทธิภาพการแปลงพลังงานของ perovskite คือ 20.1 เปอร์เซ็นต์ (มาตรฐานทั่วไป 15-20 เปอร์เซ็นต์) บนพื้นที่ 0.049 ตารางเซนติเมตร และคงค่าประสิทธิภาพนี้ไว้ได้ถึง 90 เปอร์เซ็นต์ แม้ใช้งานนาน 500 ชั่วโมง
เนื่องจากเป็นปฏิกิริยาการผลิตไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์ที่มีอุณหภูมิต่ำ และสามารถพิมพ์ลงบนพื้นผิวของวัสดุหลายชนิด อีกไม่นาน perovskite จะถูกนำไปประยุกต์ใช้งานได้อีกมาก เช่น ทำเคสโทรศัพท์มือถือ หน้าต่างที่ผลิตพลังงานได้ หรือแม้แต่ใช้ร่วมกับเทคโนโลยีโซลาร์ที่มีอยู่เดิม
ไฮเรน ทาน จากทีมวิจัยมหาวิทยาลัยโตรอนโต บอกถึงโครงการวิจัยที่จะเกิดขึ้นในอนาคตว่า “ด้วยอุณหภูมิที่ต่ำ เราสามารถวาง perovskite บนซิลิกอนได้โดยตรง และในอนาคต วัสดุที่ผสมกัน (perovskite-silicon) จะทำให้มีค่าประสิทธิภาพในการผลิตพลังงานมากขึ้นถึง 30 เปอร์เซ็นต์”
อ้างอิงข้อมูลจาก: digitaljournal.com
sciencedaily.com
rdmag.com
printedelectronicsworld.com
Author
