เซลล์แสงอาทิตย์ที่ทำจากแคดเมียมเทลลูไรด์ (CdTe) ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตพลังงานแสงอาทิตย์แล้ว ยังมีคุณสมบัติในการรับแสงจากภายนอกภายในอาคาร ทำให้เซลล์เหล่านี้เป็นแหล่งพลังงานที่ดีเยี่ยมสำหรับ ที่เติบโตอย่างรวดเร็ว นี่คือการค้นพบของนักวิจัยที่สถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ (MIT) ในสหรัฐอเมริกาและสถาบันแห่งชาติ Tyndall แห่งมหาวิทยาลัยคอร์ก
ประเทศไอร์แลนด์
ซึ่งประดิษฐ์เซลล์ CdTe ที่มีต้นทุนต่ำและวัดการตอบสนองของเซลล์แสงอาทิตย์เมื่อได้รับแสงจากแหล่งต่างๆ รวมทั้งหลอดแอลอีดี ในปัจจุบัน อุปกรณ์ IoT ในอาคาร เช่น เซ็นเซอร์ไร้สาย มักจะใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ อย่างไรก็ตามเอียน แมทธิวส์ ผู้เขียนนำการศึกษา กล่าวว่าเซลล์แสงอาทิตย์
คุณลักษณะเหล่านี้นำเสนอ “โอกาสทางการตลาดที่สำคัญ” สำหรับเซลล์ CdTe โดยเฉพาะอย่างยิ่ง แต่นักวิจัยแทบไม่ได้ทดสอบประสิทธิภาพของพวกเขาในการแปลงแสงโดยรอบ (จากหลอดไส้ หลอดฟลูออเรสเซนต์ขนาดกะทัดรัด หรือหลอด LED เป็นต้น) ให้เป็นพลังงานไฟฟ้า แต่การศึกษาก่อนหน้านี้
เกี่ยวกับการผลิตพลังงานแสงภายในอาคารได้เน้นไปที่เทคโนโลยีเซลล์แสงอาทิตย์ที่เป็นคู่แข่งกันเป็นหลัก เช่น ซิลิกอน สารกึ่งตัวนำ III-V อุปกรณ์ PV อินทรีย์ และวัสดุเพอร์รอฟสไกต์ มีข้อได้เปรียบหลายประการเหนือคู่แข่งในแง่นี้ ประการแรก แบนด์แกปอิเล็กทรอนิกส์ 1.4 eV นั้นเข้ากันได้ดี
กับสเปกตรัมแสงภายในอาคารทั่วไปมากกว่าของซิลิกอน ซึ่งหมายความว่าสามารถดูดซับแสงกระจายในระดับต่ำได้อย่างมีประสิทธิภาพจากแหล่งกำเนิดที่ใช้กันทั่วไปกับแสงในบ้านและสำนักงาน ประการที่สอง มีราคาถูกกว่าและมีความเสถียรมากกว่าวัสดุเพอรอฟสไกต์และวัสดุ PV อินทรีย์
ประการสุดท้าย กระบวนการที่จำเป็นในการผลิตนั้นค่อนข้างง่ายและรวดเร็ว (เร็วกว่าเทคโนโลยีที่ใช้ซิลิคอนแบบดั้งเดิมถึง 10 เท่า) และต้องขอบคุณการทำการค้าพลังงานแสงอาทิตย์เป็นเวลาหลายปี
จะดีกว่าเพราะต้องการการบำรุงรักษาน้อยกว่า และถูกกว่าและผลิตง่ายกว่า ในมุมมอง
ของเขา
ประสิทธิภาพการเก็บเกี่ยวแสงสูง ในการทำงานของพวกเขา แมทธิวส์และเพื่อนร่วมงานประดิษฐ์เซลล์แสงอาทิตย์แบบฟิล์มบางบนแก้วโซดาไลม์ที่มีขายในท้องตลาดพร้อมเคลือบออกไซด์ตัวนำแบบโปร่งใส จากนั้นพวกเขาสปัตเตอร์ฝากชั้นบัฟเฟอร์ MgZnO ชนิด n และชั้น CdSeTe และ CdTe ชนิด p
บนพื้นผิวนี้โดยใช้กระบวนการที่เรียกว่าการระเหิด ต่อจากนั้น พวกเขาทำการรักษาฟิล์มทั้งหมดซึ่งมีความหนาประมาณ 5 ไมครอนด้วย CdCl 2เพื่อทำให้ส่วนต่อประสานผ่านกระบวนการเช่นเดียวกับข้อบกพร่องของอะตอม ในที่สุด หลังจากการรักษาฟิล์มด้วยทองแดง นักวิจัยได้วางอิเล็กโทรด
ด้านหลัง
ดีในสภาวะที่ไม่เหมาะสมและดีกว่าเซลล์อะมอร์ฟัสซิลิกอน ผลลัพธ์แสดงว่าเซลล์ CdTe สามารถทำงานได้ในสภาวะที่มีแสงกระจาย ดังนั้นจึงผลิตไฟฟ้าในสภาวะที่ไม่เหมาะสม เช่น สภาพอากาศที่มีเมฆมาก แสงสะท้อน และการตั้งค่าในร่ม “ในการทดลองของเรา เราพบว่าเซลล์เหล่านี้สามารถเปลี่ยนแสง LED
เป็นไฟฟ้าได้ดีมาก และดีกว่าเซลล์ซิลิคอนอสัณฐานที่ใช้ในแอปพลิเคชันดังกล่าวในปัจจุบัน” แมทธิวส์กล่าว “พวกมันจึงเหมาะสำหรับการชาร์จอุปกรณ์ IoT” แม้ว่าการใช้ CdTe ในอุปกรณ์ในครัวเรือนอาจสร้างปัญหาให้กับผู้บริโภคบางรายเนื่องจากความเป็นพิษของแคดเมียม นักวิจัยสังเกตว่าปริมาณโลหะ
ในขณะที่บริเวณที่มีความเข้มต่ำช่วยให้อะตอมที่แพร่กระจายผ่านไปได้โดยไม่ได้รับผลกระทบ ทีมงานของฮาร์วาร์ดใช้คลื่นนิ่งที่มีความเข้มเป็นลูกคลื่นที่ลดลงเหลือศูนย์ที่จำนวนเต็มทวีคูณของความยาวคลื่นเลเซอร์ครึ่งหนึ่ง (ดูด้านขวา) ความยาวคลื่นคือ 801.5 นาโนเมตร ซึ่งตรงกับการเปลี่ยนแปลง
ในอาร์กอนที่แพร่กระจายได้ อะตอมที่แพร่กระจายได้จะทะลุผ่านสนามแสงในบริเวณที่ใกล้เคียงกับค่าความเข้มศูนย์มากเท่านั้น เนื่องจากแม้แต่แสงที่มีความเข้มต่ำก็เพียงพอที่จะกำจัดอะตอมที่แพร่กระจายได้ทั้งหมด อะตอมที่เสถียรเมื่อกระทบกับพื้นผิวจะฝากพลังงานไว้ในตัวต้านทาน
ซึ่งในกรณีนี้ประกอบด้วยไฮโดรคาร์บอนที่หลงเหลืออยู่ซึ่งจะเกาะติดกับพื้นผิวอย่างแน่นหนามากขึ้นเมื่อถูกกระแทกโดยอะตอมที่มีพลัง สิ่งนี้ก่อตัวเป็นอาร์เรย์ของเส้นที่มีความกว้างของเส้น 65 นาโนเมตรและระยะเวลา 400.7 นาโนเมตร เทคนิคการพิมพ์หินใหม่นี้ดูน่าสนใจ เพราะมีอุปสรรคหลายอย่าง
ที่ต้องเอาชนะก่อนที่จะกลายเป็นคู่แข่งที่จริงจังในการจัดการกับปัญหาของการพิมพ์หินที่มีขนาดต่ำกว่า 100 นาโนเมตร ตัวอย่างเช่น ไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะสร้างรูปแบบลำแสงในแบบที่ถูกต้องสำหรับการพิมพ์วงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่ซับซ้อน นอกจากนี้ แหล่งที่มาของอะตอม metastable ที่ล้ำสมัย
ในปัจจุบันค่อนข้างอ่อนแอและจะต้องมีการปรับปรุงเพื่อให้เทคนิคนี้มีศักยภาพทางเศรษฐกิจ แต่ดูเหมือนว่าไม่มีคู่แข่งที่มีอยู่รายใดที่จะเป็นผู้ชนะอย่างชัดเจนสำหรับความต้องการในอนาคต ดังนั้นจึงเหมาะสมที่จะมองหาแนวทางที่ต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง “มันน่าทึ่งมากที่เราทำได้เมื่อเรารวบรวมวิศวกร
และแพทย์ทางการแพทย์เข้าด้วยกัน โครงการนี้ไม่เพียงแต่นำสาขาวิชาต่างๆ มารวมกัน แต่ยังรวมถึงนักวิจัยจากสถาบันต่างๆ ทั่วโลกด้วย” ที่ใช้ในเซลล์แสงอาทิตย์ของพวกเขานั้นต่ำกว่าข้อจำกัดด้านสารอันตราย ที่เป็นโลหะไว้บนฟิล์ม และแยกองค์ประกอบทั้งมวลออกเป็นแต่ละเซลล์
เทคนิคของพวกเขาทำงานโดยการปลูกฟิล์มผลึกเดี่ยวของสารประกอบตัวนำยิ่งยวดแลนทานัม-สตรอนเทียม-คอปเปอร์-ออกไซด์ ด้านบนของคริสตัลที่มีระยะห่างระหว่างตาข่ายที่เล็กกว่า เนื่องจากชั้นมีความบางมาก ชั้นของตัวนำยิ่งยวดจึงอยู่ภายใต้ความเครียด ‘อีปิแทกเซียล’ การบีบอัดในระนาบเดียวทำให้ Tc ดีขึ้นมากกว่าวิธีมาตรฐานในการกด
credit : เว็บแท้ / ดัมมี่ออนไลน์
