ผู้เชี่ยวชาญจาก Friedrich-Alexander University Erlangen-Nuremberg (FAU) ได้คิดค้นวัสดุใหม่ที่ปรับเซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์ให้เหมาะสมที่สุด

นักวิจัยของ FAU ได้พัฒนาชั้นตัวรับซึ่งประกอบด้วยโอลิโกเมอร์ที่ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพและความเสถียรในระยะยาวของแผงเซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์ ซึ่งเป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญสำหรับการควบคุมพลังงานแสงอาทิตย์ เนื่องจากแผงเซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์มีความซับซ้อนในการผลิตน้อยกว่าโมดูลซิลิกอนทั่วไป นอกจากนี้ยังมีความสามารถรอบด้านที่เพิ่มขึ้นเนื่องจากสามารถยืดหยุ่นและโปร่งใส ทำให้ใช้งานได้ในพื้นที่จำกัดในเมือง

การศึกษา ‘ เซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์โดยใช้ตัวรับโอลิโกเมอร์เพื่อความเสถียรและประสิทธิภาพ ที่ดี ขึ้น’ เผยแพร่ในNature Energy

เซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์สามารถเสริมสร้างระบบพลังงานของเราได้อย่างไร

สงครามในยูเครนได้เน้นย้ำถึงความสำคัญของการลดการพึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิลและการเปลี่ยนไปสู่แหล่งพลังงานที่ยั่งยืน แผงเซลล์แสงอาทิตย์เป็นทางเลือกพลังงานสะอาดที่มีแนวโน้มดี; อย่างไรก็ตาม ข้อจำกัดของเทคโนโลยียังคงอยู่ เช่น ต้องการผลผลิตที่สูงขึ้นและไม่เหมาะสำหรับประเทศอุตสาหกรรมที่มีประชากรหนาแน่นเนื่องจากพื้นที่ผิว

เพื่อเอาชนะสิ่งนี้ นักวิทยาศาสตร์ได้สำรวจศักยภาพของแผงเซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์ ตรงกันข้ามกับซิลิกอนที่ใช้ในระบบสุริยะทั่วไป เซลล์แสงอาทิตย์แบบอินทรีย์ประกอบด้วยเซมิคอนดักเตอร์ที่มีคาร์บอนซึ่งถูกนำไปใช้จากสารละลายโดยตรงบนแผ่นฟิล์มที่รองรับ

ซึ่งหมายความว่ามีความยืดหยุ่นและสามารถโปร่งแสงหรือโปร่งใสเพื่อให้สามารถนำไปใช้ในพื้นที่เมืองได้หลากหลายเช่นบานหน้าต่าง อย่างไรก็ตาม การระบุวัสดุที่เหมาะสมที่สุดสำหรับชั้นเซมิคอนดักเตอร์ทำให้นักวิจัยประสบปัญหา

ศาสตราจารย์ Christoph Brabec ประธานสาขาวัสดุศาสตร์ของ FAU และผู้อำนวยการสถาบัน Helmholtz Institute Erlangen-Nürnberg for Renewable Energy (HI ERN) อธิบายว่า "ตัวอย่างเช่น ถ้าเราใช้โพลิเมอร์ที่มีสายโซ่ยาวมาก โมดูลจะทนทานต่อความผันผวน ในอุณหภูมิและมีอายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้น อย่างไรก็ตาม โพลิเมอร์ไม่ได้ถูกนิยามไว้เป็นอย่างดีและมีข้อบกพร่องมากกว่าเนื่องจากความซับซ้อน ซึ่งอาจส่งผลให้ผลผลิตลดลงในระดับแสงน้อย”

Oligomers ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของเซลล์แสงอาทิตย์

นักวิจัยได้ทดลองกับโมเลกุลที่เรียกว่าโอลิโกเมอร์เพื่อพัฒนาทางเลือกในการถ่ายโอนอิเล็กตรอน โอลิโกเมอร์มีสายโซ่ที่สั้นกว่า ซึ่งหมายความว่าสามารถออกแบบได้แม่นยำกว่าและมีประสิทธิภาพสูงกว่าในแสงอินฟราเรดใกล้กว่าสายโซ่โพลิเมอร์ อย่างไรก็ตาม ข้อเสียคือโอลิโกเมอร์มีความไวสูงต่อความผันผวนของอุณหภูมิและมักจะไม่เสถียรมากกว่า

ในการศึกษาของพวกเขา ทีมงานมีเป้าหมายที่จะรวมสิ่งที่ดีที่สุดของทั้งสองโลกเข้าด้วยกัน โดยสร้างเซมิคอนดักเตอร์ที่ไม่ใช่ฟูลเลอรีนที่มีโมเลกุลต่ำซึ่งมีเอาต์พุตสูงในขณะที่มีความแข็งแรงและทนทาน พวกเขามุ่งมั่นที่จะบรรลุเป้าหมายนี้โดยใช้โมเลกุลที่เรียกว่า Y6 ซึ่งมีโครงสร้างสมมาตรและประกอบด้วยอะตอมของคาร์บอน ไนโตรเจน ไฮโดรเจน ออกซิเจน กำมะถัน และโบรมีน

Difei Zhang ผู้สมัครระดับปริญญาเอกที่ดำเนินการทดลองที่ FAU แสดงความคิดเห็น: "เราปรับเปลี่ยนโมเลกุลในการทดสอบนับไม่ถ้วนและตรวจสอบคุณสมบัติของมันในฐานะชั้นตัวรับ"

นอกจากนี้ ทีมยังใช้การวัดการกระเจิงของรังสีเอกซ์มุมกว้างแบบสองมิติเพื่อตรวจสอบโครงสร้างจุลภาคและพฤติกรรมของโซ่โมเลกุล การปรับโครงสร้างโมเลกุลอย่างละเอียดทำให้เกิดการพัฒนาโอลิโกเมอร์ที่เรียกว่า OY3

Brabec กล่าวว่า "OY3 มีประสิทธิภาพการทำงานเฉลี่ย 15% ซึ่งเป็นค่าที่เราวัดด้วยอนุพันธ์อื่นๆ อย่างไรก็ตาม สิ่งที่ทำให้เราประทับใจก็คือความสามารถในการถ่ายภาพที่ยอดเยี่ยม”

OY3 รักษา 94% ของผลผลิตเดิมตลอด 200 ชั่วโมงของการทำงาน และแสดงอายุการใช้งานมากกว่า 25,000 ชั่วโมง ซึ่งหมายความว่าด้วยการทำงานเฉลี่ย 1,500 ชั่วโมงต่อปี อายุการใช้งานเทียบเท่ากับมากกว่า 16 ปี

Brabec สรุป: "พารามิเตอร์เหล่านี้มีลักษณะเฉพาะสำหรับโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์แบบหลายชั้น และตอบสนองความต้องการทั้งหมดเพื่อการค้าอย่างรวดเร็ว กลยุทธ์ของเราในการออกแบบโอลิโกเมอร์ที่ตรงเป้าหมายทำให้โฟโตโวลตาอิกอินทรีย์ไปสู่อีกระดับของประสิทธิภาพ และทำให้ใกล้เคียงกับการใช้งานจริง”.

ที่มา: innovationnewsnetwork

ข่าวอื่นที่น่าสนใจ

ครม.ออกกฎหมายคุ้มครองผู้บริโภคให้ผู้ประกอบการรับผิดชอบสินค้าชำรุดภายใน 2 ปี
https://www.thaiquote.org/content/248789

การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศอาจทำให้ทะเลสาบสีฟ้าบางแห่งกลายเป็นสีเขียวหรือสีน้ำตาล
https://www.thaiquote.org/content/248788

หนูที่ชื่อว่า “Magawa” ได้รับรางวัลเหรียญทองอันทรงเกียรติสำหรับการตรวจจับทุ่นระเบิดในกัมพูชา
https://www.thaiquote.org/content/248779