อนาคตของเซลล์แสงอาทิตย์ perovskite ส่องสว่างขึ้นเล็กน้อย

นั่นคือที่มาของวัสดุอื่นที่ค่อนข้างใหม่ต่อวิทยาศาสตร์ - เมทัลเฮไลด์เพอรอฟสไกต์เมื่อติดตั้งที่ศูนย์กลางของเซลล์แสงอาทิตย์ โครงสร้างผลึกนี้ยังแปลงแสงเป็นไฟฟ้า แต่มีต้นทุนต่ำกว่าซิลิคอนมากนอกจากนี้ เซลล์แสงอาทิตย์ที่ใช้ Perovskite ยังสามารถประดิษฐ์ขึ้นโดยใช้ทั้งพื้นผิวแบบแข็งและแบบลิมเบอร์ ดังนั้นนอกจากจะมีราคาถูกแล้ว เซลล์เหล่านี้อาจมีน้ำหนักเบาและยืดหยุ่นมากขึ้นแต่เพื่อให้มีศักยภาพในโลกแห่งความเป็นจริง ต้นแบบเหล่านี้จำเป็นต้องเพิ่มขนาด ประสิทธิภาพ และอายุการใช้งาน

ตอนนี้ในการศึกษาใหม่ที่ตีพิมพ์ใน นาโน เอนเนอร์ยี่นักวิจัยภายในหน่วยวัสดุพลังงานและวิทยาศาสตร์พื้นผิว นำโดยศาสตราจารย์ Yabing Qi ที่สถาบันบัณฑิตวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งโอกินาวา (OIST) ได้แสดงให้เห็นว่าการสร้างวัตถุดิบที่จำเป็นสำหรับ perovskites ในลักษณะที่แตกต่างกันอาจเป็นกุญแจสำคัญในการ ความสำเร็จของเซลล์เหล่านี้

"มีผงผลึกที่จำเป็นใน perovskites ที่เรียกว่า FAPbI3 ซึ่งเป็นชั้นดูดซับของ perovskite" Dr. Guoqing Tong นักวิชาการด้านดุษฏีบัณฑิตในหน่วยอธิบาย"ก่อนหน้านี้ ชั้นนี้ถูกประดิษฐ์ขึ้นโดยการรวมวัสดุสองชนิดเข้าด้วยกัน นั่นคือ PbI2 และ FAI ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นจะทำให้เกิด FAPbI3 แต่วิธีนี้ยังห่างไกลจากความสมบูรณ์แบบ มักมีเศษวัสดุเดิมหนึ่งหรือทั้งสองอย่างเหลือทิ้ง ซึ่งสามารถขัดขวาง ประสิทธิภาพของโซลาร์เซลล์”

เพื่อแก้ปัญหานี้ นักวิจัยสังเคราะห์ผงผลึกโดยใช้วิธีทางวิศวกรรมผงที่แม่นยำยิ่งขึ้นพวกเขายังคงใช้หนึ่งในวัตถุดิบ - PbI2 - แต่ยังรวมถึงขั้นตอนเพิ่มเติมซึ่งเกี่ยวข้องกับสิ่งอื่น ๆ ที่ทำให้ส่วนผสมร้อนถึง 90 องศาเซลเซียสและละลายและกรองเศษที่เหลืออย่างระมัดระวังสิ่งนี้ทำให้มั่นใจได้ว่าผงที่ได้นั้นมีคุณภาพสูงและมีโครงสร้างที่สมบูรณ์แบบ

ข้อดีอีกประการของวิธีนี้คือความเสถียรของ perovskite เพิ่มขึ้นในอุณหภูมิต่างๆเมื่อชั้นดูดซับของ perovskite ก่อตัวขึ้นจากปฏิกิริยาเดิม จะมีความเสถียรที่อุณหภูมิสูงอย่างไรก็ตาม อุณหภูมิห้องจะเปลี่ยนจากสีน้ำตาลเป็นสีเหลือง ซึ่งไม่เหมาะสำหรับการดูดซับแสงรุ่นสังเคราะห์มีสีน้ำตาลแม้ที่อุณหภูมิห้อง

ในอดีต นักวิจัยได้สร้างเซลล์แสงอาทิตย์ที่ใช้ perovskite ซึ่งมีประสิทธิภาพมากกว่า 25% ซึ่งเทียบได้กับเซลล์แสงอาทิตย์ที่ใช้ซิลิคอนแต่หากต้องการย้ายเซลล์แสงอาทิตย์ใหม่เหล่านี้ออกไปนอกห้องแล็บ จำเป็นต้องมีขนาดใหญ่และมีเสถียรภาพในระยะยาว

"เซลล์แสงอาทิตย์ในห้องปฏิบัติการมีขนาดเล็ก" ศ.ฉีกล่าว"แต่ละเซลล์มีขนาดเพียง 0.1 ซม. 2 เท่านั้น นักวิจัยส่วนใหญ่ให้ความสำคัญกับสิ่งเหล่านี้เนื่องจากสร้างได้ง่ายกว่า แต่ในแง่ของการใช้งาน เราต้องการแผงเซลล์แสงอาทิตย์ซึ่งใหญ่กว่ามาก อายุขัยของเซลล์แสงอาทิตย์ก็เช่นกัน สิ่งที่เราต้องคำนึงถึง แม้ว่าก่อนหน้านี้จะมีประสิทธิภาพถึง 25% แต่อายุขัยส่วนใหญ่อยู่ที่สองสามพันชั่วโมง หลังจากนี้ ประสิทธิภาพของเซลล์ก็เริ่มลดลง"

การใช้ผงเพอร์รอฟสไคต์ผลึกสังเคราะห์ Dr. Tong ร่วมกับช่างเทคนิคของหน่วยวิจัย Dr. Dae-Yong Son และนักวิทยาศาสตร์คนอื่นๆ ในหน่วย Prof. Qi บรรลุประสิทธิภาพการแปลงเซลล์สุริยะมากกว่า 23% แต่อายุขัยมีมากกว่า 2000 ชม.เมื่อขยายขนาดเป็นแผงโซลาร์เซลล์ขนาด 5x5 ซม. 2 แล้ว ยังมีประสิทธิภาพมากกว่า 14%เพื่อเป็นการพิสูจน์แนวคิด พวกเขาประดิษฐ์อุปกรณ์ที่ใช้โมดูลแสงอาทิตย์แบบ Perovskite เพื่อชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน

ผลลัพธ์เหล่านี้แสดงถึงขั้นตอนที่สำคัญต่อเซลล์แสงอาทิตย์และโมดูลที่ใช้ perovskite ที่มีประสิทธิภาพและมีเสถียรภาพ ซึ่งอาจนำไปใช้นอกห้องปฏิบัติการได้ในวันหนึ่ง"ขั้นตอนต่อไปของเราคือการสร้างแผงโซลาร์เซลล์ที่มีขนาด 15x15cm2 และมีประสิทธิภาพมากกว่า 15%" Dr. Tong กล่าว"วันหนึ่งฉันหวังว่าเราจะสามารถขับเคลื่อนอาคารที่ OIST ด้วยโมดูลพลังงานแสงอาทิตย์ของเราได้"

งานนี้ได้รับการสนับสนุนโดยโครงการ Proof-of-Concept ของ OIST Technology Development and Innovation Center