โซล่าเซลล์ Perovskite จากอิงค์เจ็ท

อัปเดตล่าสุด 3 ต.ค. 2561
  • Share :
  • 736 Reads   

ศาสตราจารย์ Tsutomu Miyasaka และคณะนักศึกษา Toin University of Yokohama ประสบความสำเร็จในการก่อโครงสร้างผลึกแบบ Perovskite ที่อุณหภูมิต่ำด้วยเครื่องพิมพ์อิงค์เจ็ท ถัดจากความสำเร็จในการพัฒนาเซลล์แสงอาทิตย์แบบฟิล์มในครั้งก่อน และใช้เทคนิคนี้ในการพิมพ์โครงสร้างผลึกลงบนแผ่นเรซิ่นทนความร้อนที่หาได้ทั่วไป เพื่อผลิตเป็น โซล่าเซลล์ หรือ เซลล์แสงอาทิตย์ Perovskite ซึ่งโซล่าเซลล์ที่ได้จากการผลิตด้วยวิธีนี้ มีประสิทธิภาพการแปลงพลังงานสูงกว่า 13.3% ซึ่งสามารถผลิตที่อุณหูมิต่ำกว่า 150 องศาเซลเซียสได้ ต่างจากการผลิตด้วยเครื่องพิมพ์ที่แล้วมาซึ่งจำเป็นต้องใช้อุณหภูมิสูงกว่า 500 องศาเซลเซียส คาดการณ์ว่า เทคนิคนี้จะถูกพัฒนาต่อยอดเพื่อให้สามารถใช้ในการพิมพ์โซล่าเซลล์ Perovskite ที่สามารถใช้งานได้จริงเร็วยิ่งขึ้น

ในครั้งนี้ Toin University of Yokohama ได้ร่วมทำการวิจัยกับ Kishu Giken Kogyo บริษัทผู้ผลิตเครื่องพิมพ์อิงค์เจ็ท และใช้เครื่องพิมพ์ “WM5000” สำหรับงานชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ ในการพิมพ์โครงสร้างผลึกแบบ Perovskite ลงบนแผ่น Indium Tin Oxide ซึ่งที่ผ่านมาการพิมพ์โซล่าเซลล์จะทำได้เพียงพิมพ์ลงบนกระจกเท่านั้น ด้วยเหตุนี้เอง เทคนิคที่พัฒนาขึ้นในครั้งนี้จึงมีราคาต่ำกว่ามาก เนื่องจากวัสดุที่ใช้มีราคาถูกกว่า

ในส่วนของประสิทธิภาพการแปลงพลังงานนั้น ขึ้นอยู่กับความหนาของโครงสร้างผลึก ความขรุขระของพื้นผิว ขนาดหัวพิมพ์ และอุณหภูมิของแผ่นเรซิ่น

ซึ่งจากการศึกษา พบว่า สารผลิตภายใต้อุณหภูมิ 120 องศาเซลเซียสจะได้ประสิทธิภาพการแปลงพลังงานสูง และหากใช้ Double Cation Perovskite ในการพิมพ์ จะได้ประสิทธิภาพการแปลงพลังงานที่ 13.3% นอกจากนี้ ยังทำการทดลองพิมพ์ด้วย Triple Cation Perovskite ซึ่งมีความคงทนสูง และมีแนวโน้มจะถูกต่อยอดเป็นสินค้าจริงสูงที่สุด ซึ่งได้ประสิทธิภาพการแปลงพลังงานที่ 12%

หลังจากนี้ Toin University of Yokohama ตั้งใจพัฒนาเทคนิคการพิมพ์ ให้สามารถใช้เครื่องพิมพ์อิงค์เจ็ทในการผลิตโซล่าเซลล์ให้ได้ในทุกกระบวนการ

โซล่าเซลล์ Perovskite มีคุณสมบัติที่โดดเด่น คือ การผลิตที่ทำได้ง่ายกว่าโซล่าเซลล์แบบที่ผ่านมา ซึ่งปัจจุบันโซล่าเซลล์ Perovskite ผลิตขึ้นด้วยวิธี Spin Coating อย่างไรก็ตาม การจะผลิตเป็นสินค้าได้นั้น จำเป็นต้องเปลี่ยนไปใช้วิธีการพิมพ์ด้วยอิงค์เจ็ท หรือ Roll-to-Roll processing แทน

วิธีการพิมพ์ด้วยอิงค์เจ็ทนั้น มีข้อดีที่สามารถควบคุมความหนาของโครงสร้างได้ดี และสามารถออกแบบได้อิสระกว่า จึงเหมาะแก่การผลิตเป็นสินค้าที่ต้องการดีไซน์โดดเด่น ซึ่งนอกจาก Toin University of Yokohama แล้ว ยังมี Saule Technologies บริษัทสตาร์ทอัพสัญชาติโปแลนด์ที่มุ่งพัฒนาเทคนิคการพิมพ์เดียวกันนี้อีกด้วย