ทีม งานวิจัย นานาชาติที่นำโดย มหาวิทยาลัยเซอร์รีย์ (University of Surrey) ร่วมกับ Imperial College London ได้ระบุกลยุทธ์ในการปรับปรุงทั้งประสิทธิภาพและความเสถียรของโซล่าเซลล์ที่ทำจากวัสดุ “มหัศจรรย์” อย่างเพอโรฟสไคต์ โดยการลดเส้นทางการเสื่อมสภาพที่เคยซ่อนเร้น
ในการศึกษาครั้งใหม่ที่เผยแพร่ในวารสาร Energy and Environmental Science สถาบันเทคโนโลยีขั้นสูง (ATI) ของมหาวิทยาลัยเซอร์รีย์ (University of Surrey) ได้อธิบายว่า พวกเขาร่วมกับพันธมิตรสามารถผลิต โซล่าเซลล์ จากเพอโรฟสไคต์ตะกั่วดีบุกที่มีประสิทธิภาพในการแปลงพลังงาน (PCE) มากกว่า 23% ซึ่งถือเป็นหนึ่งในผลลัพธ์ที่ดีที่สุดที่ได้รับจากวัสดุนี้ และที่สำคัญคือกลยุทธ์ในการออกแบบที่ช่วยเพิ่มอายุการใช้งานของอุปกรณ์เหล่านี้ถึง 66% โดย PCE หมายถึงปริมาณแสงอาทิตย์ที่เซลล์สามารถแปลงเป็น กระแสไฟฟ้า ที่ใช้ได้
ในขณะที่ ซิลิคอนถูกใช้อย่างแพร่หลาย
ในหลายหลังคาบ้านในปัจจุบัน แผงโซล่าเซลล์ ที่ใช้ เพอโรฟสไคต์/ซิลิคอน กำลังเริ่มปรากฏในตลาด และ แผงโซล่าเซลล์ ที่ทำจาก เพอโรฟสไคต์ ทั้งหมดซึ่งมีประสิทธิภาพสูงยิ่งขึ้นคาดว่าจะเป็นก้าวสำคัญถัดไปในเทคโนโลยีนี้ อย่างไรก็ตาม เพื่อให้เทคโนโลยีนี้สามารถใช้ได้ในเชิงพาณิชย์ นักวิทยาศาสตร์ต้องเผชิญกับความท้าทายในการปรับปรุงทั้งความเสถียรและประสิทธิภาพ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเซลล์เพอโรฟสไคต์ที่ใช้ตะกั่วและดีบุกในดีไซน์นี้ การศึกษาร่วมที่เริ่มต้นโดยมหาวิทยาลัยเซอร์รีย์ได้ระบุกลไกที่ซ่อนอยู่ซึ่งส่งผลต่อการสูญเสียประสิทธิภาพและความเสถียร และได้แก้ไขปัญหาเหล่านี้ ซึ่งช่วยให้ชุมชนวิทยาศาสตร์สามารถพัฒนาเทคโนโลยีนี้ต่อไปได้
Hashini Perera นักศึกษาปริญญาเอกและผู้เขียนหลักของการศึกษาจากสถาบันเทคโนโลยีขั้นสูงที่มหาวิทยาลัยเซอร์รีย์กล่าวว่า
“การเพิ่มประสิทธิภาพของ Solar Cell ที่ใช้เพอโรฟสไคต์ของเราอย่างมีนัยสำคัญ ทำให้เราใกล้เคียงกับการผลิต แผงโซล่าเซลล์ ที่มีราคาถูกและยั่งยืนมากขึ้น เรากำลังทำงานในการปรับปรุงวัสดุ กระบวนการ และสถาปัตยกรรมของอุปกรณ์เพื่อแก้ไขปัญหาที่เหลืออยู่”
เพื่อให้บรรลุการปรับปรุงเหล่านี้ ทีมวิจัยได้มุ่งเน้นไปที่การทำความเข้าใจการสูญเสียประสิทธิภาพและความเสถียรที่เกิดจากชั้นขนส่งหลุม ซึ่งมีบทบาทสำคัญในการทำงานของเซลล์โซลาร์เซลล์ พวกเขาได้นำสารลดไอโอดีนมาใช้เพื่อยับยั้งปฏิกิริยาเคมีที่ทำให้เซลล์เสื่อมสภาพตามกาลเวลา วิธีการนี้ไม่เพียงแต่ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของเซลล์โซลาร์เซลล์ที่ใช้ตะกั่วดีบุก แต่ยังช่วยยืดอายุการใช้งานให้ยาวนานขึ้น ทำให้ แผงโซล่าเซลล์ เหล่านี้ใช้งานได้จริงและคุ้มค่าสำหรับการใช้งานระยะยาว
Dr. Imalka Jayawardena ผู้ร่วมเขียนการศึกษาจากสถาบันเทคโนโลยีขั้นสูงที่มหาวิทยาลัยเซอร์รีย์กล่าวว่า
“การวิจัยนี้ทำให้เราใกล้เคียงกับ แผงโซลาร์เซลล์ ที่ไม่เพียงแต่ผลิตพลังงานมากขึ้นตลอดอายุการใช้งาน แต่ยังมีอายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้น ประสิทธิภาพที่สูงขึ้นและการเปลี่ยนแปลงที่น้อยลงหมายถึงพลังงานที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากขึ้นและขยะที่น้อยลง มหาวิทยาลัยเซอร์รีย์กำลังสร้างฟาร์มโซลาร์เซลล์ขนาด 12.5 เมกะวัตต์ ซึ่งเราสามารถทดสอบโมดูลเหล่านี้ได้ เรามั่นใจว่าการวิจัยเพอโรฟสไคต์ที่เป็นนวัตกรรมของเราจะช่วยเร่งการนำ แผงโซล่าเซลล์ ที่ใช้เพอโรฟสไคต์ไปใช้ในเชิงพาณิชย์ได้อย่างแพร่หลาย”
ศาสตราจารย์ Ravi Silva ผู้อำนวยการสถาบันเทคโนโลยีขั้นสูงที่มหาวิทยาลัยเซอร์รีย์กล่าวว่า
“งานวิจัย นี้ทำให้เราใกล้เคียงกับ แผงโซลาร์เซลล์ ที่ไม่เพียงแต่ผลิตพลังงานมากขึ้นตลอดอายุการใช้งาน แต่ยังมีอายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้น ประสิทธิภาพที่สูงขึ้นและการเปลี่ยนแปลงที่น้อยลงหมายถึงพลังงานที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากขึ้นและขยะที่น้อยลง มหาวิทยาลัยเซอร์รีย์กำลังสร้างฟาร์มโซลาร์เซลล์ขนาด 12.5 เมกะวัตต์ ซึ่งเราสามารถทดสอบโมดูลเหล่านี้ได้ เรามั่นใจว่าการวิจัยเพอโรฟสไคต์ที่เป็นนวัตกรรมของเราจะช่วยเร่งการนำ แผงโซล่าเซลล์ ที่ใช้เพอโรฟสไคต์ไปใช้ในเชิงพาณิชย์ได้อย่างแพร่หลาย”
งานวิจัย นี้ช่วยส่งเสริมเป้าหมายการพัฒนาที่ยั่งยืนของสหประชาชาติ (UN SDGs) Goals 7 (affordable and clean energy), 9 (industry, innovation and infrastructure) and 13 (climate action).
สรุป
ทีมวิจัยนานาชาติที่นำโดย มหาวิทยาลัยเซอร์รีย์ และ Imperial College London ได้พัฒนากลยุทธ์ใหม่เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพและความเสถียรของเซลล์แสงอาทิตย์จาก เพอโรฟสไคต์ โดยลดเส้นทางการเสื่อมสภาพที่ซ่อนเร้น จากการศึกษาพบว่า เซลล์แสงอาทิตย์ ที่ใช้เพอโรฟสไคต์ตะกั่วดีบุกมีประสิทธิภาพการแปลงพลังงานมากกว่า 23% และอายุการใช้งานเพิ่มขึ้น 66% การวิจัยนี้มุ่งเน้นการเข้าใจและยับยั้งปฏิกิริยาเคมีที่ทำให้เซลล์เสื่อมสภาพโดยใช้สารลดไอโอดีน ทำให้ โซล่าเซลล์ มีประสิทธิภาพและอายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้น ซึ่งช่วยให้เทคโนโลยีนี้มีความยั่งยืนและสามารถนำไปใช้ในเชิงพาณิชย์ได้ในอนาคต ช่วยลดการพึ่งพาพลังงานฟอสซิลและการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์.
แปลโดย PP Pro Solar Cell
แปลจากฉบับโดย ScienceDaily