วิธีต้นทุนต่ำในการสร้างเซลล์แสงอาทิตย์ Perovskite ที่มีประสิทธิภาพและเสถียรในระดับเชิงพาณิชย์

อัปเดต: 9 ธันวาคม 2023

องค์ประกอบสำคัญของโซลาร์เจนเนอเรชั่นถัดไป แผง สามารถสร้างได้โดยไม่ต้องใช้วิธีการประดิษฐ์ที่อุณหภูมิสูงและมีราคาแพง ซึ่งแสดงให้เห็นถึงเส้นทางสู่การผลิตขนาดใหญ่ที่มีต้นทุนต่ำสำหรับการใช้งานเชิงพาณิชย์

นิกเกิลออกไซด์ (NiO) ถูกใช้เป็นชั้นการขนส่งผ่านรูที่มีราคาไม่แพงในเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดเพอรอฟสไกต์ เนื่องจากมีคุณสมบัติทางแสงที่ดีและมีความเสถียรในระยะยาว

การผลิตฟิล์ม NiO คุณภาพสูงสำหรับเซลล์แสงอาทิตย์มักต้องใช้กระบวนการบำบัดที่อุณหภูมิสูงและใช้พลังงานสูง เรียกว่าการอบอ่อนด้วยความร้อน ซึ่งไม่เพียงแต่มีค่าใช้จ่ายสูง แต่ยังเข้ากันไม่ได้กับพื้นผิวพลาสติก จนถึงขณะนี้ ไม่รวมการใช้ NiO ในการผลิตสิ่งพิมพ์ที่เสนอ เซลล์แสงอาทิตย์ในเชิงพาณิชย์

อย่างไรก็ตาม นักวิจัยจาก ARC Center of Excellence in Exciton Science ซึ่งตั้งอยู่ที่ Monash University ได้ระบุวิธีการสร้างฟิล์ม NiO ที่มีคุณภาพเพียงพอในสารละลายและที่อุณหภูมิค่อนข้างต่ำที่น้อยกว่า 150 องศาเซลเซียส

นักวิจัยร่วมกับเพื่อนร่วมงานที่ CSIRO หน่วยงานวิทยาศาสตร์แห่งชาติของออสเตรเลีย ใช้กรด 4-hydroxybenzoic (HBA) หรือ trimethyloxonium tetrafluoroborate (Me3สพฐ4) อนุภาคนาโน NiO ที่ดัดแปลงด้วยลิแกนด์และเครื่องผสมไมโครฟลูอิดิก ซึ่งส่งเสริมการผสมของเหลวปริมาณต่ำด้วยความดันสูง เพื่อกระจายอนุภาคนาโนอย่างสม่ำเสมอก่อนที่จะวางบนพื้นผิว

กระบวนการทางเคมีที่พัฒนาขึ้นโดยความร่วมมือกับ Australian National Fabrication Facility สามารถช่วยในการผลิตฟิล์มประสิทธิภาพสูงที่มีอนินทรีย์และราคาไม่แพง ซึ่งสามารถนำมาใช้ในการผลิตเชิงพาณิชย์ของแผงโซลาร์เซลล์แบบยืดหยุ่นได้

นักวิจัยได้บันทึกประสิทธิภาพการแปลงพลังงานไว้ที่ 17.9% และ 17.5% ตามลำดับในอุปกรณ์ต้นแบบ เทียบกับ 16% สำหรับวิธีการเปรียบเทียบก่อนหน้านี้ ซึ่งขาดข้อดีของการแลกเปลี่ยนลิแกนด์และยังต้องผ่านขั้นตอนการบำบัดด้วยออกซิเจนพลาสม่า

อย่างมีนัยสำคัญ อุปกรณ์ใหม่มีประสิทธิภาพลดลงเพียง 0.2% ในช่วงระยะเวลาการทดสอบ 300 ชั่วโมงที่เข้มข้น ซึ่งเป็นข้อบ่งชี้ที่ชัดเจนว่าอุปกรณ์ดังกล่าวมีความเหมาะสมสำหรับการใช้งานเชิงพาณิชย์

นักวิจัยกล่าวว่า "งานของเราแสดงให้เห็นว่าการแปรรูปวัสดุที่ใช้งานได้ในอุณหภูมิสูงสำหรับเซลล์แสงอาทิตย์สามารถละเว้นได้โดยใช้วิธีการประมวลผลที่ง่าย เป็นขั้นตอนสำคัญสำหรับการค้า perovskite เทคโนโลยี".