การประกอบเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดเพอรอฟสไกต์เสถียรภาพสูงด้วยวิธีสองขั้นตอนอย่างง่าย

Abstract

เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดเพอรอฟสไกต์ได้รับความสนใจเป็นอย่างสูงจากกลุ่มงานวิจัยเซลล์แสงอาทิตย์ เนื่องด้วยเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดนี้สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพให้เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วภายในระยะเวลาอันสั้น อย่างไรก็ตาม การเตรียมขั้วไฟฟ้าร่วมจากโลหะมีตระกูลผ่านวิธีการระเหยด้วยความร้อน ทำให้ต้นทุนการผลิต เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดนี้มีราคาสูง ดังนั้นจึงมีการศึกษาการนำวัสดุจำพวกคาร์บอนซึ่งมีราคาต่ำกว่ามาผลิตเป็น ขั้วไฟฟ้าร่วมทดแทนโลหะมีตระกูลเพื่อลดค่าใช้จ่ายในการประกอบเซลล์ งานวิจัยนี้เสนอการสังเคราะห์กราฟีน จากวัสดุกราไฟต์ด้วยวิธีทางเคมีไฟฟ้า รีดิวซ์กราฟีนด้วยความร้อน และผสมกับคาร์บอนแบล็กเพื่อเป็นใช้ ขั้วไฟฟ้าร่วม ในขั้นตอนการเตรียมคาร์บอนเพสต์ได้ศึกษาผลของระยะเวลาการบดเปียก (12, 18 และ 24 ชั่วโมง) ที่มีต่อประสิทธิภาพการเปลี่ยนรูปพลังงานของเซลล์แสงอาทิตย์ พบว่าระยะเวลาการบดคาร์บอนเพสต์ 18 ชั่วโมงจะได้อนุภาคของคาร์บอนเพสต์ขนาด 1 ไมโครเมตร มีค่าความต้านทานแบบแผ่น (Sheet resistance) 61.32 Ω/□ สามารถนำไปผลิตเป็นขั้วไฟฟ้าร่วมของเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดเพอรอฟสไกต์ที่ให้ค่า ประสิทธิภาพการเปลี่ยนรูปพลังงานสูงที่สุด นอกจากนี้เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดเพอรอฟสไกต์ ซึ่งใช้สารผสม เฮไลด์ที่มีสัดส่วนไอโอไดด์ต่อโบรไมด์เท่ากับ 0.89 ต่อ 0.11 ยังแสดงค่าประสิทธิภาพสูงกว่าไอโอไดด์เพียงชนิด เดียวถึง 6 เท่า อีกทั้งการใช้วัสดุเพอรอฟสไกต์ฐานโบรไมด์จะช่วยเพิ่มเสถียรภาพของเซลล์แสงอาทิตย์ ผลการ ทดสอบเสถียรภาพพบว่าเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดเพอรอฟสไกต์ฐานโบรไมด์มีประสิทธิภาพลดลงเพียงร้อยละ 11 หลังจากเก็บในสภาวะมืดเป็นเวลา 500 ชั่วโมงงานวิจัยนี้นำเสนอแนวทางการประกอบเซลล์แสงอาทิตย์อย่าง ง่ายเพื่อลดต้นทุนการผลิต และปรับปรุงเสถียรภาพของเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดเพอรอฟสไกต์ ให้เหมาะสม สำหรับการผลิตในเชิงพาณิชย์ต่อไป