วิธีการสร้างเซลล์แสงอาทิตย์ที่มีประสิทธิภาพ

เซลล์แสงอาทิตย์ที่เป็นประโยชน์ซึ่งทำจากวัสดุที่ใช้คาร์บอนนำเสนอข้อได้เปรียบที่ไม่เหมือนใครเมื่อเทียบกับเทคโนโลยีอื่น ๆ ของเซลล์แสงอาทิตย์ ตัวอย่างเช่นสามารถผลิตผ่านเทคโนโลยีการพิมพ์ต้นทุนต่ำและสามารถทำเป็นกึ่งโปร่งใสด้วยสีที่สามารถเลือกได้ซึ่งสามารถนำมาใช้เป็นสถาปัตยกรรมในการรวมอาคาร ความยืดหยุ่นและน้ำหนักต่ำของพวกเขาทำให้พวกเขาเหมาะสำหรับการเปิดเครื่องเซ็นเซอร์สำหรับการใช้งานอินเทอร์เน็ตของสิ่งต่างๆ

ความท้าทายที่สำคัญที่ต้องเผชิญกับการพัฒนาเซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์ก็คือพวกเขามักจะมีการสูญเสียพลังงานเป็นจำนวนมาก

"เราได้กำหนดกฎการออกแบบที่มีเหตุผลบางอย่างเพื่อลดการสูญเสียพลังงานในเซลล์สุริยะอินทรีย์ตามกฎเหล่านี้เราจะนำเสนอตัวอย่างของการสูญเสียพลังงานและประสิทธิภาพในการแปลงพลังงานสูง" Feng Gao รองศาสตราจารย์จาก Division of Biomolecular และ Electronics อินทรีย์ที่ Linkoping University

กฎการออกแบบที่ท้าทายความคิดบางอย่างที่จัดทำขึ้นก่อนหน้านี้ได้รับการเผยแพร่ในบทความในวารสาร Nature Materials

ด้วยการใช้กฎการออกแบบเหล่านี้เซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์สัญญาว่าจะให้ทันกับคู่แข่งของพวกเขาในเรื่องประสิทธิภาพในการแปลงพลังงานซึ่งจะวัดเศษพลังงานในรังสีดวงอาทิตย์ที่แปลงเป็นไฟฟ้า ข้อ จำกัด ทางทฤษฎีสำหรับเศษของพลังงานแสงอาทิตย์ที่สามารถรับได้ในเซลล์แสงอาทิตย์อยู่ที่ประมาณ 33% การทดลองในห้องปฏิบัติการกับเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดซิลิคอนมีผลดีที่สุด 25% นักวิจัยเชื่อว่าข้อ จำกัด ของเซลล์สุริยะในปัจจุบันจะลดลง

"แต่ตอนนี้เรารู้แล้วว่าไม่มีข้อแตกต่างใด ๆ ข้อ จำกัด ทางทฤษฎีก็เหมือนกันสำหรับเซลล์แสงอาทิตย์ที่ผลิตจากซิลิคอนเพอร์วอสหรือโพลิเมอร์" Olle Inganas ศาสตราจารย์ด้านอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ชีวโมเลกุลและออร์แกนิกมหาวิทยาลัย Linkoping กล่าว

เมื่อโฟตอนจากดวงอาทิตย์ถูกดูดซับโดยโพลิเมอร์เซมิคอนดักเตอร์ในเซลล์สุริยะอิเล็กตรอนในวัสดุของผู้บริจาคจะถูกยกขึ้นสู่สถานะที่ตื่นเต้นและหลุมจะเกิดขึ้นในสถานะพื้นดินที่อิเล็กตรอนยังคงดึงดูดอยู่ เพื่อแยกอิเล็กตรอนและรูที่ถูกผูกไว้เหล่านี้จะมีการเพิ่มวัสดุตัวรับ อย่างไรก็ตามวัสดุการยอมรับนี้มักทำให้เกิดการสูญเสียพลังงานเป็นอย่างมากซึ่งเป็นปัญหาที่ทำให้ชุมชนเซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์ได้รับความสนใจมานานกว่าสองทศวรรษ

บทความใน วัสดุธรรมชาติ นำเสนอกฎพื้นฐานสองข้อเพื่อลดการสูญเสียพลังงานสำหรับเซลล์สุริยศาสตร์อินทรีย์ที่มีประสิทธิภาพสูง: ลดการชดเชยพลังงานระหว่างส่วนประกอบของผู้บริจาคและผู้ยอมรับ - ตรวจสอบให้แน่ใจว่าส่วนประกอบของช่องว่างต่ำในการผสมผสานมีความเข้มแสงสูง

นักวิจัยจากสถาบันวิจัยทั้ง 7 แห่งในสหรัฐฯจีนและยุโรปได้ร่วมกันผลิตวัสดุต่างๆประมาณหนึ่งโหลซึ่งบางแห่งได้รับการรายงานก่อนหน้านี้แล้วส่วนอีกชิ้นหนึ่งเป็นของใหม่ พวกเขาได้ใช้สิ่งเหล่านี้เพื่อแสดงให้เห็นว่าทฤษฎีใหม่เห็นด้วยกับผลการทดลองแม้ว่าจะไม่สามารถใช้งานร่วมกับสิ่งที่เชื่อกันมาก่อนหน้านี้

นอกจาก Feng Gao แล้ว Artem A Bakulin จาก Imperial College London และ Veaceslav Coropceanu จากสถาบันเทคโนโลยีแห่งจอร์เจียก็เป็นผู้เขียนบทความดังกล่าวด้วย การวิจัยได้รับทุนจากเงินอุดหนุนจากแหล่งต่างๆในสวีเดนสหภาพยุโรปสหรัฐฯและจีนและได้รับการดำเนินการภายใต้กรอบความคิดริเริ่มเชิงกลยุทธ์ของ AFM ที่ Linkoping University

แหล่งข่าว: Seience Daily