นักวิจัย มช. พัฒนาการขึ้นรูปฟิล์มดูดกลืนแสงชนิดเพอรอฟสไกต์ เทคโนโลยีที่คาดว่าจะมาทดแทนการผลิตไฟฟ้าแบบเดิม

30 พฤศจิกายน 2565

คณะวิทยาศาสตร์

                    นักวิจัยภาควิชาฟิสิกส์และวัสดุศาสตร์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ ร่วมกับนักวิจัยมหาวิทยาลัยมหิดล และ Kyoto University ได้ทำการศึกษาวิจัยในหัวข้อ Improved reproducibility of carbon-based cesium / formamidinium perovskite solar cells via double antisolvent drippings in adduct approach ซึ่งเป็นการปรับปรุงกระบวนการสารละลายสำหรับขึ้นรูปฟิล์มดูดกลืนแสงชนิดเพอรอฟสไกต์ ที่มี cesium/formamidinium เป็นองค์ประกอบในโครงสร้าง โดยการใช้ตัวต้านการละลายสองครั้งระหว่างการขึ้นรูปฟิล์มดังกล่าว ซึ่งขั้นตอนการขึ้นรูปฟิล์มเพอรอฟสไกต์มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อคุณภาพของฟิล์มเพอรอฟสไกต์

สำหรับกระบวนการขึ้นรูปแบบเดิมนั้น สารตั้งต้นมีการใช้สาร DMSO ที่ไวต่อความชื้นในปริมาณมาก ซึ่งสารนี้ดูดความชื้นในอากาศขณะขึ้นรูปฟิล์มเพอรอฟสไกต์และความชื้นจะไปลดคุณภาพของผลึกเพอรอฟสไกต์ นักวิจัยจึงใช้สารตั้งต้นที่มี DMSO ในปริมาณที่น้อยลงและเพิ่มการใช้ตัวต้านการละลายสองครั้งระหว่างการขึ้นรูปฟิล์มเพอรอฟสไกต์

กระบวนการที่ปรับปรุงขึ้นนี้ ช่วยให้เกิดฟิล์มบางที่มีความเรียบ และมีคุณภาพสูงขึ้น การใช้ตัวต้านการละลายสองครั้งยังช่วยลดการรวมกลับของประจุไฟฟ้าที่พื้นผิวระหว่างชั้นดูดกลืนแสงเพอรอฟสไกต์กับชั้นส่งผ่านประจุไฟฟ้า จึงทำให้มีประสิทธิภาพการแปลงกำลังงานแสงอาทิตย์มากกว่า 13% และมีความสามารถในการทำซ้ำสูงขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งกระบวนการที่ปรับปรุงขึ้นมีความไวต่อความชื้นน้อยกว่ากระบวนการขึ้นรูปฟิล์มแบบเดิม อีกทั้งยังเหมาะสมต่อการทำซ้ำเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดเพอรอฟสไกต์ที่มีพื้นที่ตอบสนอง 1 ตารางเซนติเมตร ซึ่งมีประสิทธิภาพการแปลงกำลังงานอาทิตย์มากกว่า 10%

ผลงานนี้ได้สร้างองค์ความรู้ในการขึ้นรูปฟิล์มดูดกลืนแสงชนิดเพอรอฟสไกต์ ภายใต้สภาวะสิ่งแวดล้อมที่มีความชื้นสัมพัทธ์ต่ำกว่า 15% ซึ่งเป็นกระบวนการที่พัฒนาความสามารถในการทำซ้ำเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดเพอรอฟสไกต์ ซึ่งเป็นเทคโนโลยีพลังงานทดแทนค่าแนวหน้า มีราคาถูก ผลืตง่าย และได้รับความคาดหวังว่าจะมาทดแทนการผลิตกระแสไฟฟ้าแบบเดิมและการผลิตกระแสไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดเก่า

งานวิจัยนี้จึงสอดคล้องกับ SDG 7 ที่มุ่งเน้นการสร้างหลักประกันว่าทุกคนเข้าถึงพลังงานสมัยใหม่ในราคาที่สามารถซื้อหาได้ เชื่อถือได้ และยั่งยืน


ทีมนักวิจัย ประกอบด้วย ผศ.ดร.พิพัฒน์ เรือนคำ ภาควิชาฟิสิกส์และวัสดุศาสตร์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ นางสาวณัฐชา คำบุญเกิด ภาควิชาฟิสิกส์และวัสดุศาสตร์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ รศ.ดร.พงศกร กาญจนบุษย์ สาขาวัสดุศาสตร์และนวัตกรรมวัสดุ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล รศ.ดร.ดวงมณี ว่องรัตนะไพศาล ภาควิชาฟิสิกส์และวัสดุศาสตร์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ และ Prof.Takashi Sagawa/ Graduate School of Energy Science, Kyoto University 

งานวิจัยถูกตีพิมพ์ในวารสาร Organic Electronics (Q1 ISI/Scopus,Impact Factor 3.868) Published: January 2022
อ่านงานวิจัย https://doi.org/10.1016/j.orgel.2021.106362
แกลลอรี่