การกำจัดขน
โดย:
PB
[IP: 66.115.146.xxx]
เมื่อ: 2023-06-21 17:16:33
ต่างจากเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดซิลิกอนตรงที่เซลล์อินทรีย์มีความเสี่ยงสูงต่อความชื้น ออกซิเจน และแสงแดด การแก้ไขที่ทันสมัยเกี่ยวข้องกับการบรรจุเซลล์ ซึ่งจะเพิ่มต้นทุนการผลิตและน้ำหนักต่อหน่วย ในขณะเดียวกันก็ลดประสิทธิภาพลง นักวิจัยจาก New York University Tandon School of Engineering ได้ค้นพบวิธีที่น่าทึ่งในการทำให้แผงโซลาร์เซลล์แบบออร์แกนิกมีความแข็งแกร่งมากขึ้น รวมถึงการให้ความต้านทานต่อออกซิเจน น้ำ และแสง โดยทำในสิ่งที่ตรงกันข้าม นั่นคือ ถอดออก ไม่เพิ่มวัสดุ ทีมที่นำโดยAndré Taylor ศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมเคมีและชีวโมเลกุลที่ NYU Tandon School of Engineering และรวมถึง Jaemin Kong นักวิจัยหลังปริญญาเอกที่ NYU และนักวิจัยจากห้องทดลอง Transformative Materials and Devices ของมหาวิทยาลัยเยล ดำเนินการเทียบเท่าโมเลกุล ของ การกำจัดขน ด้วยการแว็กซ์: พวกเขาใช้เทปกาวเพื่อดึงโมเลกุลที่รับอิเล็กตรอน ซึ่งเป็นอนุพันธ์ฟูลเลอรีนคอนจูเกตฟีนิล-ซี61-บิวทีริก แอซิด เมทิลเอสเทอร์ (PCBM) จากพื้นผิวบนสุดของชั้นโฟโตแอกทีฟของเซลล์แสงอาทิตย์ เหลือเพียงโพลิเมอร์อินทรีย์ที่ไม่ทำปฏิกิริยาเท่านั้นที่สัมผัสได้ หนึ่งในสาเหตุหลักของการเสื่อมสภาพของอุปกรณ์คือการเกิดออกซิเดชันของอนุพันธ์ฟูลเลอรีนเหล่านี้ การกำจัด PCBM ออกจากพื้นผิวฟิล์มที่สัมผัส ช่วยลดโอกาสการสัมผัสกับแหล่งออกซิเดชัน เช่น โมเลกุลออกซิเจนและน้ำ ในเซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์ใต้น้ำผ่านการกำจัดตัวรับอิเล็กตรอนแบบเลือกใกล้กับขั้วไฟฟ้าด้านบน ซึ่งเป็นเรื่องราวในนิตยสารACS Energy Letters ฉบับเดือนเมษายน ทีมงานได้ทดสอบเซลล์อินทรีย์ซึ่งมีชั้นที่ใช้งานอยู่ซึ่งเป็นส่วนผสมของ PCBM และพอลิเมอร์คอนจูเกตที่มีความยืดหยุ่นมากขึ้น โพลี (3-เฮกซิลไทโอฟีน) (P3HT). หลังจากแปะเทปกาวลงบนพื้นผิวของชั้นโฟโตแอกทีฟของฟิล์มแล้ว พวกเขารักษาเซลล์ด้วยความร้อนและแรงกด และเมื่อฟิล์มกลับสู่อุณหภูมิห้องแล้ว ค่อยๆ แกะเทปออกจากผิวฟิล์ม หลังจากนั้นมีเพียง 6 เปอร์เซ็นต์ของส่วนประกอบตัวรับ PCBM เท่านั้นที่ยังคงอยู่ ผู้วิจัยระบุว่าสร้างพื้นผิวที่อุดมด้วยโพลิเมอร์ พวกเขาอธิบายว่าการสัมผัสที่น้อยที่สุดของตัวรับอิเล็กตรอนฟูลเลอรีนกับออกซิเจนและโมเลกุลของน้ำ ในขณะที่พื้นผิวที่อุดมด้วยโพลิเมอร์ช่วยเพิ่มการยึดเกาะระหว่างชั้น photoactive และอิเล็กโทรดโลหะด้านบน ซึ่งเกิดขึ้นเพื่อป้องกันปัญหาอื่นที่มาพร้อมกับการงอ: การแตกของอิเล็กโทรด "ผลลัพธ์ของเราในที่สุด? แสดงให้เห็นว่าการคัดแยกตัวรับอิเล็กตรอนใกล้กับอิเล็กโทรดด้านบนนำไปสู่เซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์ที่มีความทนทานสูง ซึ่งสามารถทำงานได้แม้อยู่ใต้น้ำโดยไม่มีการห่อหุ้ม" เทย์เลอร์กล่าว Kong กล่าวเสริมว่า "เราแสดงให้เห็นว่าเซลล์อยู่ได้นานแค่ไหนภายใต้การสัมผัสกับน้ำโดยไม่สูญเสียประสิทธิภาพอย่างมีนัยสำคัญ" Kong กล่าว ""ยิ่งไปกว่านั้น การใช้เทคนิคการลอกเทปของเรา เราสามารถควบคุมการกระจายองค์ประกอบในทิศทางแนวตั้งของชั้นโฟโตแอกทีฟ ซึ่งส่งผลให้ดึงประจุออกจากเซลล์แสงอาทิตย์ได้ดีขึ้น" เทย์เลอร์กล่าวว่าการทดสอบความเค้นหลังขั้นตอนรวมถึงการให้หน่วยสุริยะมีการโค้งงอ 10,000 รอบเพื่อแสดงให้เห็นว่าเทคนิคนี้แข็งแกร่ง เขาอธิบายว่ามันยังให้การกันน้ำแก่เซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์ ซึ่งเป็นประโยชน์สำหรับผลิตภัณฑ์ต่างๆ เช่น นาฬิกาดำน้ำที่ใช้พลังงานแสงอาทิตย์ "แต่ถ้าคุณดูกรณีการใช้งานที่ชัดเจนสำหรับแผงโซลาร์ คุณต้องแน่ใจว่าเซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์สามารถแข่งขันกับซิลิกอนบนหลังคา ท่ามกลางสายฝนและหิมะ นี่คือจุดที่เซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์ไม่สามารถแข่งขันได้เป็นเวลานาน เรากำลังแสดงเส้นทางที่จะทำให้สิ่งนี้เป็นไปได้” เทย์เลอร์กล่าว งานวิจัยนี้ได้รับการสนับสนุนโดยทุนจากมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติและรางวัล NSF Presidential Early Career Award สำหรับนักวิทยาศาสตร์และวิศวกร
- ความคิดเห็น
- Facebook Comments
