ที่มา: saudigazette.com.sa
เนื่องจากความยั่งยืนทั่วโลกและพลังงานสะอาด megatrends ส่งผลกระทบต่อวิธีที่เราเข้าใกล้กลยุทธ์พลังงานไปสู่อนาคตที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมสําหรับโลกเทคโนโลยีทดแทนเช่นลมและแสงอาทิตย์เป็นพื้นที่ชั้นนําที่มุ่งเน้นการวิจัย ในพื้นที่เทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย์สาขาที่เกิดขึ้นใหม่ของเซลล์แสงอาทิตย์ perovskite (PSCs) ได้รับความนิยมภายในทศวรรษครึ่งที่ผ่านมา
อย่างไรก็ตามในด้านที่ถูกครอบงําโดยเซลล์แสงอาทิตย์ซิลิคอนเทคโนโลยีที่ค่อนข้างใหม่ของเซลล์แสงอาทิตย์ perovskite จะต้องนอกเหนือจากการเสนอประสิทธิภาพการแปลงพลังงานสูง (PCEs) ยังตอบสนองความต้องการที่สําคัญอีกสองประการเพื่อให้ประสบความสําเร็จในเชิงพาณิชย์: เสถียรภาพและความสามารถในการปรับขนาด
ในบทความวิทยาศาสตร์ที่ตีพิมพ์เมื่อเร็ว ๆ นี้ชื่อ 'เซลล์แสงอาทิตย์ perovskite ความร้อนชื้นที่มีเสถียรภาพที่มีมิติ 2D / 3D heterojunctions' นักวิจัย KAUST ได้รายงานเหตุการณ์สําคัญผ่านการทดสอบความร้อนชื้น (PV) ที่ประสบความสําเร็จครั้งแรกของ PSCs
การทดสอบความร้อนชื้นเป็นการทดสอบอายุสิ่งแวดล้อมที่เร่งและเข้มงวดโดยมีวัตถุประสงค์เพื่อกําหนดความสามารถของแผงเซลล์แสงอาทิตย์เพื่อทนต่อการสัมผัสกับความชื้นสูงและอุณหภูมิสูงเป็นเวลานาน
การทดสอบทํางานเป็นเวลา 1,000 ชั่วโมงภายใต้สภาพแวดล้อมที่มีการควบคุมความชื้น 85% และ 85 องศาเซลเซียส มันมีไว้เพื่อทําซ้ําหลายปีของการสัมผัสกลางแจ้งและประเมินปัจจัยต่างๆเช่นการกัดกร่อนและการทําลายล้าง
ความรุนแรงของการทดสอบสอดคล้องกับข้อกําหนดเชิงพาณิชย์ของเทคโนโลยีโซลาร์เซลล์ (PV) ที่จําเป็นเพื่อให้ครอบคลุมการรับประกัน 25 ถึง 30 ปีสําหรับโมดูลผลึกซิลิกอนทั่วไป ในการผ่านการทดสอบเซลล์แสงอาทิตย์จะต้องรักษา 95% ของประสิทธิภาพเริ่มต้น
นําโดยผู้เขียนคนแรก Randi Azmi เพื่อนหลังปริญญาเอกในห้องปฏิบัติการไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ KAUST ของ Stefaan De Wolf การวิจัยของพวกเขาต้องเอาชนะความอ่อนแอที่ยั่งยืนใน PSCs ที่ห่อหุ้มเพื่อป้องกันการรั่วไหลของบรรจุภัณฑ์
ช่องโหว่ของฟิล์ม 3D perovskite นี้เป็นสิ่งที่ช่วยให้การแทรกซึมที่ไม่พึงประสงค์ของตัวแทนบรรยากาศและให้ความยืดหยุ่นที่ จํากัด ต่อความร้อน โซลูชันที่พบโดยนักวิจัย KAUST คือวิศวกรรมและการแนะนําเลเยอร์ทูซีฟ 2D-perovskite เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการแปลงพลังงานและ PSCs ตลอดชีวิตพร้อมกัน
ความมั่นคงเป็นสิ่งสําคัญเพราะ perovskites มีความไว ใช้กระบวนการเคลือบฟิล์มบาง ๆ พวกเขาเป็นเกลือโดยทั่วไปดังนั้นเซลล์แสงอาทิตย์ perovskite จึงได้รับผลกระทบอย่างมากจากการปรากฏตัวของความชื้น
ความจําเพาะของ perovskites คือมันเป็นเทคโนโลยีฟิล์มบาง เช่นเดียวกับกรณีของเซลล์แสงอาทิตย์ทั่วไปจําเป็นต้องมีหน้าสัมผัสสองรายการที่ทําจากวัสดุประเภทเฉพาะ หนึ่งจะรวบรวมอิเล็กตรอนและหน้าที่ของอีกคนหนึ่งคือการรวบรวม 'หลุม' ที่มีประจุบวกซึ่งแสดงถึงการไม่มีอิเล็กตรอน
แต่แตกต่างจากเวเฟอร์ซิลิคอน perovskites สามารถเคลือบได้โดยตรงบนพื้นผิวแก้วโดยใช้สารละลายสารตั้งต้น สารละลายนี้ทําด้วยตัวทําละลายที่ตกผลึกเป็นสถานะแข็ง
ข้อดีอย่างหนึ่งที่สําคัญคือวัสดุสารตั้งต้นสามารถทําได้โดยไม่จําเป็นต้องใช้สิ่งอํานวยความสะดวกราคาแพงและสภาพแวดล้อมที่ใช้พลังงานมากกว่า 1,000 องศาซึ่งเป็นเรื่องปกติสําหรับเซมิคอนดักเตอร์แบบดั้งเดิมเช่นซิลิคอน
"มันเป็นวิธีง่ายๆในการทําเซลล์แสงอาทิตย์ นอกจากนี้ในขณะที่คุณสมบัติออปโตอิเล็กทรอนิกส์ไม่ซ้ํากันแต่ก็ยอดเยี่ยม พวกเขาเทียบเท่ากับเซมิคอนดักเตอร์แบบดั้งเดิมคุณภาพสูงมาก นั่นค่อนข้างน่าทึ่ง" ศาสตราจารย์ De Wolf อธิบาย .
ด้วยการเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบภาพก็เป็นไปได้ที่จะปรับความไวของสเปกตรัมสเปกตรัมข้ามสเปกตรัมแสงสุริยะจากรังสียูวีจนถึงอินฟราเรด สิ่งนี้ค่อนข้างน่าสนใจสําหรับการใช้งานเฉพาะ
ความท้าทายที่เหลืออยู่หลังจากประสิทธิภาพและความมั่นคงกําลังปรับขนาด การใช้งานเซลล์แสงอาทิตย์ส่วนใหญ่มุ่งเน้นไปที่ภาคสาธารณูปโภคและแผงบนชั้นดาดฟ้า ในขณะที่หลังไม่โดดเด่นในซาอุดิอาระเบียโครงการขนาดใหญ่ที่ติดตามในราชอาณาจักรรวมถึงเขตข้อมูล PV ขนาดใหญ่ในทะเลทราย
"ตลาดมีส่วนผสมของซิลิคอนและจะเป็นซิลิคอนในอีก 20 ปีข้างหน้าเป็นอย่างน้อย" De Wolf กล่าว
ดังนั้น KAUST Photovoltaics Lab จึงมุ่งเน้นไปที่การปรับปรุงประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์ perovskite เพื่อพัฒนาโซลูชัน "ตีคู่" ที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นในการจับคู่ทั้งซิลิคอนแบบดั้งเดิมและ perovskites ซึ่งการค้นพบในปัจจุบันจะช่วยได้มากในการเพิ่มความน่าเชื่อถือของเซลล์แสงอาทิตย์ perovskite / ซิลิคอน
