วัสดุใหม่ชี้ไปยังเซลล์แสงอาทิตย์ที่มีประสิทธิภาพสูง

เซลล์แสงอาทิตย์ที่รวมแร่เพอร์มาไซท์ได้รับความสนใจตั้งแต่วัสดุถูกแสดงครั้งแรกให้ทำงานในปี 2009 เซลล์แสงอาทิตย์ที่สร้างขึ้นโดยใช้วัสดุนี้มีประสิทธิภาพมากกว่าแผงเซลล์แสงอาทิตย์ในปัจจุบัน ปัจจุบันแผงโซลาร์เซลล์จับพลังงานแสงอาทิตย์เฉลี่ย 15% ถึง 18% ในขณะที่เซลล์แสงอาทิตย์ perovskite นั้นมีประสิทธิภาพมากถึง 28%

แต่มีอุปสรรคสำคัญในการใช้วัสดุเหล่านี้ในเชิงพาณิชย์: วัสดุที่ไม่มั่นคงและพวกเขามีตะกั่วละลายในน้ำซึ่งเป็นอันตรายต่อสุขภาพ

ตอนนี้ทีมนักวิทยาศาสตร์และวิศวกรที่นำโดย Letian Dou ผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมเคมีของมหาวิทยาลัย Purdue ได้พัฒนาวัสดุที่มีลักษณะคล้ายแซนด์วิชซึ่งรวมวัสดุอินทรีย์และอนินทรีย์เข้าด้วยกันเพื่อสร้างโครงสร้างแบบไฮบริดที่ไม่ใช้ตะกั่วและมีเสถียรภาพมากขึ้น

“ โครงสร้างเหล่านี้น่าตื่นเต้นมาก” Dou กล่าว “โครงสร้างของแซนวิชนั้นเปรียบเสมือนบ่อควอนตัมเซมิคอนดักเตอร์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุปกรณ์อิเล็คทรอนิกส์และออปโตอิเล็กทรอนิกส์ต่าง ๆ แต่มันง่ายกว่ามากในการผลิตและทนต่อข้อบกพร่อง”

งานวิจัยนี้ตีพิมพ์ในวันจันทร์ที่ 11 พฤศจิกายนในวารสาร Nature Chemistry

ในบทความที่ตีพิมพ์ในวารสารสมาคมเคมีอเมริกันในเดือนกันยายนนักวิทยาศาสตร์ได้รวมวัสดุนี้ไว้ในส่วนประกอบที่สำคัญของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์หลายชนิดซึ่งเป็นทรานซิสเตอร์ภาคสนาม

เหยา Gao ผู้เขียนหลักของทั้งงานวิจัยและเพื่อนหลังปริญญาเอกในกลุ่มวิจัยของ Dou กล่าวว่าวัสดุ perovskite ไฮบริดอินทรีย์นินทรีย์ใหม่มีราคาถูกกว่าและทำงานได้ดีกว่าเซมิคอนดักเตอร์อนินทรีย์ดั้งเดิม นอกจากนี้ Gao ยังกล่าวว่ากลยุทธ์การออกแบบวัสดุใหม่นั้นสามารถทำหน้าที่เป็นพิมพ์เขียวสำหรับวัสดุไฮบริดที่ใช้งานได้หลายอย่าง

“เซลล์สุริยะตามที่หลาย ๆ คนแสดงให้เห็นนั้นมีประสิทธิภาพสูง” เขากล่าว “ด้วยเทคโนโลยีใหม่ของเราเราสามารถทำให้วัสดุไฮบริด perovskite มีความมั่นคงมากขึ้นโดยการแทนที่ตะกั่วที่เป็นพิษวัสดุใหม่เหล่านี้จะดีกว่าสำหรับสภาพแวดล้อมและยังสามารถนำมาใช้อย่างปลอดภัยสำหรับเซ็นเซอร์อิเล็กทรอนิคส์ชีวภาพในร่างกาย”