เมนูนำทาง
เซลล์แสงอาทิตย์
เซลล์แสงอาทิตย์ที่ไวต่อสี (DSSC) ทำจากวัสดุราคาถูกและไม่จำเป็นต้องใช้อุปกรณ์ที่ซับซ้อนในการผลิต ดังนั้นมันจึงสามารถที่จะทำในรูปแบบ DIY ได้ อาจจะอนุญาตให้ผู้เล่นในการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์ประเภทนี้ได้มากกว่าประเภทอื่นๆ ในการผลิตเป็นจำนวนมาก มันควรจะมีราคาถูกอย่างมีนัยสำคัญหรือแพงน้อยกว่าการออกแบบเซลล์โซลิดสเตทแบบเก่า DSSC สามารถออกแบบให้เป็นแผ่นยืดหยุ่น และถึงแม้จะมีประสิทธิภาพการแปลงน้อยกว่าเซลล์ฟิล์มบางที่ดีที่สุดก็ตาม อัตราส่วนราคา/ประสิทธิภาพของมันควรจะสูงพอที่จะช่วยให้พวกมันสามารถแข่งขันกับการผลิตไฟฟ้าด้วยเชื้อเพลิงฟอสซิล
โดยปกติ สีย้อม metalorganic รูทีเนียม (Ru ศูนย์กลาง)ถูกใช้เป็น monolayer ของวัสดุที่ดูดซับแสง เซลล์แสงอาทิตย์ที่ไวต่อสีขึ้นอยู่กับชั้น mesoporous ของ อนุภาคนาโน ไทเทเนียมไดออกไซด์ เพื่อขยายพื้นที่ผิวอย่างมาก (200-300 m2/g TiO2 เมื่อเทียบกับประมาณ 10 m2/g ของผลึกเดี่ยวแบน) อิเล็กตรอนที่ถูกสร้างขึ้นจากแสงจากสีย้อมดูดซับแสงถูกส่งต่อไปยัง TiO2 n-type และโฮลจะถูกดูดซึมโดยอิเล็กโทรไลท์ในอีกด้านหนึ่งของสีย้อม วงจรจะสมบูรณ์โดยคู่รีดอกซ์ในอิเล็กโทรไลท์ซึ่งอาจจะเป็นของเหลวหรือของแข็งก็ได้ เซลล์ชนิดนี้จะช่วยให้การใช้วัสดุที่มีความยืดหยุ่นมากยิ่งขึ้นและโดยทั่วไปเป็นผลิตภัณฑ์ที่ถูกผลิตโดยการพิมพ์หน้าจอ หรือการใช้หัวฉีดอัลตร้าโซนิค ด้วยศักยภาพสำหรับค่าใช้จ่ายในการผลิตที่ต่ำกว่าที่ใช้สำหรับผลิตเซลล์แสงอาทิตย์จำนวนมาก อย่างไรก็ตาม สีในเซลล์เหล่านี้ยังประสบตวามลำบากจากการย่อยสลายภายใต้ความร้อนและแสง UV และการทำกล่องใส่เซลล์ถือเป็นเรื่องยากในการปิดผนึกเนื่องจากตัวทำละลายที่ใช้ในการประกอบ ทั้งๆที่เป็นดังกล่าวข้างต้น สิ่งนี้เป็นเทคโนโลยีใหม่ที่นิยมกับบางผลกระทบเชิงพาณิชย์ที่คาดการณ์ภายในทศวรรษนี้ การจัดส่งเชิงพาณิชย์ครั้งแรก ของแผงเซลล์แสงอาทิตย์ DSSC ได้เกิดขึ้นในเดือนกรกฎาคม ปี 2009 จากนวัตกรรม G24i[42]
เซลล์แสงอาทิตย์จุดควอนตัม (QDSCs) จะขึ้นอยู่กับเซลล์ Grätzel หรือ เซลล์แสงอาทิตย์ไวต่อสี มีสถาปัตยกรรมแต่ใช้อนุภาคนาโนเซมิคอนดักเตอร์ที่มีช่องว่างแถบต่ำ ประดิษฐ์ด้วยผลึกขนาดเล็กที่พวกมันสร้างรูปแบบเป็นจุดควอนตัม (เช่น CdS, CdSe, Sb2S3, PbS, ฯลฯ) แทนที่จะใช้สีย้อมอินทรีย์หรือสี organometallic เป็นตัวซึมซับแสง จุดควอนตัม (QDs) ได้ดึงดูดความสนใจมากเพราะคุณสมบัติที่ไม่เหมือนใคร การ quantization ขนาดของมันช่วยให้ช่องว่างแถบ ที่ได้รับการปรับจูนโดยเพียงแค่เปลี่ยนขนาดของอนุภาค มันยังมีค่าสัมประสิทธิ์การสูญเสียที่สูงและได้แสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ของการผลิตหลาย exciton[43]
ใน QDSC ชั้น mesoporous ของอนุภาคนาโนไทเทเนียมไดออกไซด์สร้างรูปเป็นกระดูกสันหลัง ของเซลล์ เหมือนใน DSSC มาก แล้วขั้น TiO2 นี้จะสามารถถูกทำเป็น photoactive โดยการเคลือบด้วยจุดควอนตัมของสารกึ่งตัวนำที่ใช้การสะสมแบบอาบสารเคมี, การสะสมแบบ electrophoretic หรือการดูดซับชั้นอิออนที่ต่อเนื่องและการทำปฏิกิริยา แล้ววงจรไฟฟ้าจะสมบูรณ์ผ่านการใช้คู่รีดอกซ์ที่เป็นของเหลวหรือของแข็ง ในช่วง 3-4 ปีที่ผ่านมา ประสิทธิภาพของ QDSCs ได้เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว[44] ด้วยประสิทธิภาพมากกว่า 5% แสดงให้เห็นทั้งทางเชื่อมของเหลว[45] และเซลล์สถานะของแข็ง[46] ในความพยายามที่จะลดต้นทุนการผลิตของอุปกรณ์เหล่านี้, กลุ่มวิจัย Prashant Kamat [47] เมื่อเร็วๆนี้ แสดงให้เห็นถึงสีแสงอาทิตย์ที่ทำด้วย TiO2 และ CdSe ที่สามารถนำไปใช้โดยการใช้วิธีการขั้นตอนเดียวโดยใข้กับพื้นผิวตัวนำ ใดๆ และได้แสดงให้เห็นประสิทธิภาพกว่า 1%[48]
เซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์เป็นเทคโนโลยีที่ค่อนข้างใหม่ ซึ่งอาจจะมีสัญญาณของการลดราคาอย่างมาก เซลล์เหล่านี้สามารถถูกผลิตจากสารละลายของเหลว จึงเป็นไปได้ของกระบวนการพิมพ์ม้วนต่อม้วนที่ง่าย มีศักยภาพที่นำไปสู่การผลิตขนาดใหญ่ที่ราคาไม่แพง นอกจากนี้ เซลล์เหล่านี้จะเป็นประโยชน์สำหรับการใช้งานบางอย่างที่ความยืดหยุ่นทางกลไกและสามารถทิ้งได้มีความสำคัญ อย่างไรก็ตาม ประสิทธิภาพของเซลล์ในปัจจุบันมีต่ำมากและอุปกรณ์ในทางปฏิบัติยังไม่มีอยู่จริง
เซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์และเซลล์แสงอาทิตย์พอลิเมอถูกสร้างขึ้นจากฟิล์มบาง (ปกติ 100 นาโนเมตร) ของสารกึ่งตัวนำอินทรีย์รวมทั้งโพลีเมอ เช่น polyphenylene vinylene และสาร โมเลกุลขนาดเล็ก เช่น copper phthalocyanine (เม็ดสีอินทรีย์สีฟ้าหรือสีเขียว) และ คาร์บอน ฟูลเลอรี และอนุพันธ์ fullerene เช่น PCBM การแปลงพลังงานอย่างมีประสิทธิภาพที่ประสบความสำเร็จในวันนี้จะใช้โพลีเมอร์ที่นำไฟฟ้าต่ำมากเมื่อเทียบกับวัสดุอนินทรีย์ อย่างไรก็ตาม การปรับปรุงที่ผ่านมาได้นำไปสู่ NREL (ห้องปฏิบัติการพลังงานทดแทนแห่งชาติ) ที่ประสิทธิภาพ ได้รับการรับรองที่ 8.3% สำหรับ Konarka Power Plastic[49] และเซลล์ แทนเดมอินทรีย์ในปี 2012 ได้ถึง 11.1%
พื้นที่ที่ใช้งานของอุปกรณ์อินทรีย์ประกอบด้วยสองวัสดุ วัสดุหนึ่งทำหน้าที่เป็นผู้บริจาคอิเล็กตรอนและอีกตัวเป็นผู้รับ เมื่อโฟตอนถูกแปลงเป็นคู่อิเล็กตรอนกับโฮล (เช่นในวัสดุผู้บริจาค), ที่แตกต่างจากเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดอื่นส่วนใหญ่, ประจุทั้งหลายมีแนวโน้มที่จะยังคง ผูกพันในรูปแบบของ exciton และถูกแยกออกจากกัน เมื่อ exciton กระจายไปยังอินเตอร์เฟซของผู้บริจาค-ผู้รับ ความยาวการแพร่ exciton ที่สั้นของระบบพอลิเมอร์ส่วนใหญ่มักจะจำกัด ประสิทธิภาพของอุปกรณ์ดังกล่าว อินเตอร์เฟซโครงสร้างนาโน บางครั้งอยู่ในรูปของกลุ่ม heterojunctions ที่สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพได้[50]
ในปี 2011 นักวิจัยที่ Massachusetts Institute of Technology และ มหาวิทยาลัยรัฐมิชิแกน ได้พัฒนาเซลล์แสงอาทิตย์โปร่งใสตัวแรกที่มีประสิทธิภาพสูงที่มีประสิทธิภาพพลังงานใกล้เคียงกับ 2% ด้วยความโปร่งใสให้กับสายตาของคนมากกว่า 65% ประสบความสำเร็จโดยการเลือก การดูดซับรังสีอัลตราไวโอเลตและส่วนใกล้อินฟราเรดของสเปกตรัมด้วยสารโมเลกุลขนาดเล็ก[51][52] นักวิจัยที่ UCLA เมื่อเร็วๆนี้ได้พัฒนาเซลล์แสงอาทิตย์ที่ทำด้วยวัสดุเหมือนพอลิเมอร์ ต่อด้วยวิธีการเดียวกัน นั่นคือ 70% โปร่งใสและมีประสิทธิภาพการแปลงพลังงาน 4%[53] เร็ว ๆ นี้ ข้อจำกัดของประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์ทั้งแบบทึบแสงและโปร่งใสได้ถูกระบุไว้[54][55] เซลล์ที่มีความยืดหยุ่นและน้ำหนักเบาเหล่านี้สามารถผลิตได้ในจำนวนมากด้วยต้นทุนต่ำและสามารถนำมาใช้เพื่อสร้างหน้าต่างพลังงานไฟฟ้า
ในปี 2013 นักวิจัยประกาศเซลล์พอลิเมอร์ที่มีประสิทธิภาพราว 3%[56][57] พวกเขาใช้วัสดุอินทรีย์พอลิเมอร์สี่เหลี่ยมประกอบตัวเองได้ที่จัดวางตัวเองลงในชั้นๆที่แตกต่างกัน งานวิจัยที่ตั้งเป้าไปที่ P3HT-b-PFTBT ที่แยกออกเป็นหลายแถบ กว้างราว 16 นาโนเมตร
เมนูนำทาง
เซลล์แสงอาทิตย์ใกล้เคียง
แหล่งที่มา
WikiPedia: เซลล์แสงอาทิตย์