เน้นประสิทธิภาพ: เซลล์แสงอาทิตย์แบบคู่ขนานที่ใช้ชาลโคเจไนด์และวัสดุอินทรีย์

การเพิ่มประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์เพื่อให้เป็นอิสระจากแหล่งพลังงานเชื้อเพลิงฟอสซิลเป็นประเด็นหลักในการวิจัยเซลล์แสงอาทิตย์ ทีมวิจัยซึ่งนำโดยนักฟิสิกส์ ดร. เฟลิกซ์ หลาง จากมหาวิทยาลัยพ็อทซ์ดัม ร่วมกับศาสตราจารย์เล่ย เหมิง และศาสตราจารย์หย่งฟาง หลี่ จากสถาบันวิทยาศาสตร์จีนในปักกิ่ง ได้ผสานเพอรอฟสไกต์เข้ากับสารดูดซับอินทรีย์ได้สำเร็จ เพื่อพัฒนาเซลล์แสงอาทิตย์แบบคู่ขนานที่มีประสิทธิภาพสูงสุด ตามรายงานในวารสารวิทยาศาสตร์ Nature

แนวทางนี้เกี่ยวข้องกับการใช้วัสดุสองชนิดร่วมกันเพื่อดูดซับคลื่นความยาวคลื่นสั้นและยาวโดยเฉพาะช่วงสีน้ำเงิน/เขียวและสีแดง/อินฟราเรดของสเปกตรัม จึงทำให้การใช้แสงแดดมีประสิทธิภาพสูงสุด โดยทั่วไป ส่วนประกอบที่ดูดซับคลื่นสีแดง/อินฟราเรดที่มีประสิทธิภาพสูงสุดในเซลล์แสงอาทิตย์มักมาจากวัสดุทั่วไป เช่น ซิลิกอนหรือ CIGS (คอปเปอร์อินเดียมแกลเลียมเซเลไนด์) อย่างไรก็ตาม วัสดุเหล่านี้มักต้องใช้ความร้อนในการประมวลผลสูง ส่งผลให้มีปริมาณคาร์บอนฟุตพริ้นท์สูง

ในเอกสารเผยแพร่ล่าสุดในวารสาร Nature ของ Lang และเพื่อนร่วมงานได้ผสานเทคโนโลยีเซลล์แสงอาทิตย์ที่มีแนวโน้มดี 2 ประเภทเข้าด้วยกัน ได้แก่ เพอรอฟสไกต์และเซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์ ซึ่งสามารถประมวลผลได้ในอุณหภูมิที่ต่ำกว่าและมีผลกระทบต่อคาร์บอนน้อยลง การบรรลุประสิทธิภาพที่น่าประทับใจที่ 25.7% ด้วยการผสมผสานใหม่นี้เป็นงานที่ท้าทาย ดังที่ Felix Lang ได้อธิบายไว้ว่า “ความก้าวหน้าครั้งนี้เป็นไปได้ก็ต่อเมื่อรวมความก้าวหน้าที่สำคัญ 2 ประการเข้าด้วยกัน” ความก้าวหน้าครั้งแรกคือการสังเคราะห์เซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์ที่ดูดซับอินฟราเรด/แดงแบบใหม่โดย Meng และ Li ซึ่งขยายความสามารถในการดูดซับให้ครอบคลุมอินฟราเรดได้มากขึ้น Lang อธิบายเพิ่มเติมว่า “อย่างไรก็ตาม เซลล์แสงอาทิตย์แบบคู่ขนานต้องเผชิญกับข้อจำกัดเนื่องจากชั้นเพอรอฟสไกต์ ซึ่งสูญเสียประสิทธิภาพอย่างมากเมื่อออกแบบมาเพื่อดูดซับส่วนสีน้ำเงินและสีเขียวของสเปกตรัมแสงอาทิตย์เป็นหลัก เพื่อเอาชนะปัญหานี้ เราจึงนำชั้นการทำให้เฉื่อยแบบใหม่มาใช้กับเพอรอฟสไกต์ ซึ่งจะลดข้อบกพร่องของวัสดุและเพิ่มประสิทธิภาพโดยรวมของเซลล์”