โซลาร์เซลล์อินทรีย์ที่มีประสิทธิภาพสูงที่แปรรูปด้วยตัวทำละลายสีเขียว

เซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์มีการพัฒนาอย่างรวดเร็ว และเซลล์แสงอาทิตย์ที่ผลิตในห้องปฏิบัติการในปัจจุบันมีประสิทธิภาพการใช้พลังงานสูงสุดกว่า 18% ประสิทธิภาพพลังงานจะวัดปริมาณพลังงานในแสงแดดที่แปลงเป็นพลังงานที่มีประโยชน์ในเซลล์แสงอาทิตย์ ขีดจำกัดประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์จะอยู่ที่ประมาณ 24%

ความท้าทายประการหนึ่งคือการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์ออร์แกนิกที่มีความเสถียรเพียงพอที่จะใช้งานได้นานถึงสิบปีหรือนานกว่านั้น ความท้าทายอีกประการหนึ่งคือเซลล์แสงอาทิตย์ที่ผลิตในสารละลายที่มีตัวทำละลายที่เป็นพิษและจุดเดือดที่ค่อนข้างต่ำสามารถรับพลังงานสูงสุดได้ จุดเดือดต่ำอาจทำให้เกิดปัญหาในกระบวนการผลิตเนื่องจากสารละลายระเหยเร็วเกินไปเล็กน้อย การใช้จุดเดือดที่สูงขึ้น ตัวทำละลายที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้นจะทำให้ประสิทธิภาพการใช้พลังงานลดลงในทันที นี่เป็นปัญหาที่นักวิจัยทั่วโลกกำลังพยายามแก้ไข

ปัญหาเหล่านี้ได้รับการแก้ไขแล้วในโครงการร่วมที่นำโดยนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยลินเชอปิงในสวีเดนและมหาวิทยาลัยซูโจวในประเทศจีน

พวกเขาประสบความสำเร็จในการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์ที่ใช้สารละลายที่มีจุดเดือดสูงซึ่งไม่มีส่วนผสมที่เป็นพิษและมีประสิทธิภาพในการใช้พลังงานมากกว่า 17% นอกจากนี้ โมดูลสุริยะสีเขียวที่เคลือบด้วยตัวทำละลายซึ่งมีพื้นที่ 36 ตารางเซนติเมตรยังแสดงประสิทธิภาพการแปลงพลังงานที่มากกว่า 14% นี่คือประสิทธิภาพสูงสุดของโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์ออร์แกนิกที่มีพื้นที่ใช้งานมากกว่า 20 ซม.2 จนถึงปัจจุบัน ความก้าวหน้าทั้งสองนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการพัฒนาเชิงพาณิชย์ขนาดใหญ่ในเทคโนโลยีเซลล์แสงอาทิตย์แบบออร์แกนิก

Zhang Rui นักวิจัยระดับดุษฎีบัณฑิตร่วมกับศาสตราจารย์ Gao Feng จาก Department of Electronics and Photonic Materials of Linköping University กล่าวว่า:"ตอนนี้ผลการวิจัยของเราสามารถนำมาใช้ในการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์สำหรับใช้ภายนอกอาคารในขนาดที่ใหญ่ขึ้น ."

หน้าที่ของเซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์จะค่อยๆ ดีขึ้น เมื่อแสงแดดในรูปของโฟตอนถูกดูดซับโดยผู้บริจาคเซมิคอนดักเตอร์อินทรีย์"สถานะตื่นเต้น" ถูกสร้างขึ้น อิเล็กตรอนกระโดดขึ้นสู่ระดับพลังงานที่สูงขึ้นและสร้างรูในระดับพลังงานที่ต่ำกว่า อย่างไรก็ตาม พวกมันยังคงดึงดูดอยู่ อิเล็กตรอนจะไม่ถูกปล่อยออกมาอย่างสมบูรณ์ และไม่มีการสร้างโฟโตเคอร์เรนต์ นักวิจัยได้ทำการทดลองและได้เพิ่มวัสดุตัวรับต่างๆ ที่รับอิเล็กตรอน ซึ่งจะทำให้เป็นอิสระในการสร้างกระแสไฟ

เมื่อไม่กี่ปีที่ผ่านมานักวิจัยชาวจีนได้พัฒนาวัสดุตัวรับชนิดใหม่ที่เรียกว่า Y6 ซึ่งสามารถให้ประสิทธิภาพสูงสำหรับเซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์

งานที่อธิบายไว้ในเอกสารเผยแพร่ร่วมประสบความสำเร็จในการค้นหาโมเลกุลของแขกที่เรียกว่า BTO ซึ่งทำให้มั่นใจได้ว่าโมเลกุล Y6 ในเซลล์แสงอาทิตย์จะเรียงซ้อนกันในลักษณะที่แน่นและคงที่ในตัวทำละลายสีเขียว ซึ่งสามารถสร้างกระแสไฟได้ มีประสิทธิภาพ. การเพิ่ม BTO ยังสามารถผลิตเซลล์แสงอาทิตย์ในพื้นที่ขนาดใหญ่ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

& quot;กลยุทธ์ของเรากำหนดกฎการออกแบบที่ชัดเจนสำหรับการเพิ่มประสิทธิภาพปฏิสัมพันธ์ระหว่างผู้บริจาคอินทรีย์และผู้รับในส่วนผสมที่มีหลายองค์ประกอบ และตรงตามข้อกำหนดที่สำคัญสำหรับการพัฒนาเทคโนโลยีเซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์ในอนาคต" ศาสตราจารย์หลี่ เหยาเหวินแห่งมหาวิทยาลัยซูโจวกล่าว