ขั้วไฟฟ้าร่วมกราฟีน/คาร์บอนแบล็กสำหรับเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดเพอรอฟสไกต์

Abstract

ขั้วไฟฟ้าร่วมของเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดเพอรอฟสไกต์โดยทั่วไปจะผลิตจากโลหะมีตระกูล เช่น ทองหรือเงินโดยวิธีระเหยไอความร้อนในสภาวะสูญญากาศทำให้ต้นทุนการผลิตเซลล์ชนิดนี้มีราคาสูง จากการทบทวนบทความวิจัยที่ผ่านมาพบการนำวัสดุจำพวกคาร์บอนซึ่งมีราคาที่ถูกกว่ามาใช้ทดแทนโลหะมีตระกูล งานวิจัยนี้เสนอการสังเคราะห์กราฟีนด้วยวิธีเคมีไฟฟ้า โดยจ่ายแรงดันไฟฟ้า 0-8 โวลต์ให้แก่ขั้วไฟฟ้าแกรไฟต์ในสารละลายอิเล็กโทรไลต์กรดซัลฟิวริก 0.5 โมลาร์ ผงกราฟีนที่เตรียมได้มีค่าความต้านทานแบบแผ่นเท่ากับ 7.47 โอห์ม/สแควร์และมีปริมาณคาร์บอนสูงยืนยันจากผลการพิสูจน์เอกลักษณ์โดยเทคนิค XRD และ SEM จากนั้นเตรียมเซลล์ทดสอบเพอรอฟสไกต์โดยเคลือบฟิล์มบางของวัสดุต่าง ๆ ลงบนกระจกเคลือบสารนำไฟฟ้า FTO ประกอบด้วย ชั้นป้องกันการตกกลับของอิเล็กตรอน / ชั้นนำส่งอิเล็กตรอน / ชั้นฉนวนกันประจุ / ชั้นนำส่งโฮล และ ชั้นขั้วไฟฟ้าร่วมกราฟีน ผลการทดสอบสมรรถนะของเซลล์ทดสอบพบว่าขั้วไฟฟ้าร่วมที่เตรียมจากวัสดุกราฟีนผสมคาร์บอนแบล็กในอัตราส่วน 1 : 0.25 โดยน้ำหนักให้ประสิทธิภาพสูงกว่าขั้วไฟฟ้าร่วมกราฟีนเพียงอย่างเดียว นอกจากนั้นยังพบว่าวัสดุเพอรอฟสไกต์โครงสร้าง APbI3 ที่มีไอออนบวก (A) เตรียมจากสารผสม ของฟอร์มามิดิเนียมและเมทิลแอมโมเนียมสัดส่วนโดยโมลเท่ากับ 3 : 2 ให้ประสิทธิภาพสูงกว่าเพอรอฟสไกต์ที่ประกอบด้วยไอออนบวกเพียงชนิดเดียว และผลการศึกษาผลของชั้นนำส่งโฮลที่มีต่อสมรรถนะของเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดเพอรอฟสไกต์พบว่าเซลล์ทดสอบที่มีชั้นนำส่งโฮลในโครงสร้างให้ค่าความหนาแน่นกระแสลัดวงจรเท่ากับ 12.04 มิลลิแอมแปร์ต่อตารางเซนติเมตร ค่าศักย์ไฟฟ้าวงจรเปิดเท่ากับ 0.83 โวลต์ ค่าฟิลล์แฟกเตอร์เท่ากับร้อยละ 24.84 คิดเป็นประสิทธิภาพโดยรวมสูงสุดร้อยละ 2.60