อนุภาคนาโนประกอบตัวเองเพื่อเก็บเกี่ยวพลังงานแสงอาทิตย์

ผลิตจากดีบุกออกไซด์ หมึกถูกสร้างขึ้นด้วยขั้นตอนสำคัญเพียงขั้นตอนเดียวที่อุณหภูมิค่อนข้างต่ำโดยใช้เทคโนโลยีไมโครเวฟ และไม่จำเป็นต้องทำให้บริสุทธิ์เพิ่มเติม จากนั้นจึงนำไปใช้ในเซลล์แสงอาทิตย์เพื่อช่วยในการคัดเลือกขนส่งอิเล็กตรอน ซึ่งเป็นขั้นตอนสำคัญในการผลิตกระแสไฟฟ้า อุปกรณ์ต้นแบบที่สร้างขึ้นด้วยวิธีนี้ได้บันทึกประสิทธิภาพการแปลงพลังงานที่ 18% ซึ่งเป็นหนึ่งในประสิทธิภาพที่ดีที่สุดสำหรับเซลล์แสงอาทิตย์เพอรอฟสไกต์ที่มีโครงสร้างระนาบซึ่งประมวลผลที่อุณหภูมิต่ำ หมึกพิมพ์นี้เหมาะสำหรับการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์แบบเพอรอฟสไกต์ประเภทต่างๆ รวมถึงการพิมพ์ด้วยกระจกและการพิมพ์ลงบนพลาสติก ซึ่งสามารถทำได้ในปริมาณมากในราคาถูก เทคนิคนี้เรียกว่าการเคลือบแบบม้วนต่อม้วน คล้ายกับวิธีพิมพ์หนังสือพิมพ์ ภายในผลิตภัณฑ์หมึก สามารถควบคุมขนาดเฉลี่ยของแต่ละอนุภาคให้อยู่ระหว่าง 5 ถึง 10 นาโนเมตรได้ เพื่อให้เข้าใจตามบริบท กระดาษแผ่นหนึ่งมีความหนา 100,000 นาโนเมตร และเล็บของคุณยาวขึ้น 1 นาโนเมตรทุกๆ วินาที เซลล์แสงอาทิตย์ Perovskite สามารถเทียบเคียงกับประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดซิลิกอนที่มีอยู่แล้วได้ และยังมีความยืดหยุ่นมากกว่าและใช้พลังงานน้อยกว่าในการผลิต ปัญหาเกี่ยวกับความทนทานในระยะยาวและอุปสรรคบางประการในกระบวนการผลิตได้ขัดขวางวัสดุที่น่าตื่นเต้นเหล่านี้ไม่ให้แซงซิลิกอน แม้ว่าตอนนี้ พลังงานแสงอาทิตย์ นักวิจัยจาก ARC Center of Excellence in Exciton Science ซึ่งทำงานร่วมกับหน่วยงานวิทยาศาสตร์แห่งชาติของออสเตรเลีย CSIRO อาจพบคำตอบสำหรับความท้าทายเหล่านี้ด้วยหมึกอนุภาคนาโนดีบุกออกไซด์ ผลงานที่ได้รับทุนสนับสนุนจาก Australian Renewable Energy Agency (ARENA) ได้รับการตีพิมพ์ในวารสารChemistry of Materialsและมีให้อ่านที่นี่ ดร. Doojin Vak นักวิทยาศาสตร์การวิจัยหลักของ CSIRO กล่าวว่า "เซลล์แสงอาทิตย์ Perovskite สามารถผลิตได้ด้วยการพิมพ์ทางอุตสาหกรรม แม้ว่ากระบวนการจะมีต้นทุนต่ำโดยเนื้อแท้ แต่ต้นทุนของส่วนประกอบทุกชิ้นยังคงมีความสำคัญ งานนี้แสดงให้เห็นถึงวิธีที่ยอดเยี่ยมในการมีส่วนร่วมในการผลิตที่ต่ำเป็นพิเศษ ต้นทุนการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์แบบเพอรอฟสไกต์ในอนาคต" หมึกพิมพ์อนุภาคนาโนสามารถผลิตด้วยไมโครเวฟได้ เนื่องจากวิธีการประมวลผลที่อุณหภูมิสูงโดยตรงของพื้นผิวเซลล์แสงอาทิตย์แบบยืดหยุ่นทำให้เกิดการเสื่อมสภาพ ซึ่งเป็นการจำกัดศักยภาพเชิงพาณิชย์ของเซลล์แสงอาทิตย์แบบเพอรอฟสไกต์ที่พิมพ์ได้ ศาสตราจารย์ Jacek Jasieniak แห่ง Monash University ผู้เขียนอาวุโสของหนังสือพิมพ์กล่าวว่า "การใช้ไมโครเวฟเพื่อสังเคราะห์หมึกพิมพ์อนุภาคนาโนที่เหมาะสมเป็นก้าวสำคัญสู่การบรรลุผลสำเร็จเซลล์แสงอาทิตย์ perovskite ประสิทธิภาพสูงที่สามารถพิมพ์ซ้ำได้ในขณะที่ยังลดต้นทุนการผลิต" วิธีการสังเคราะห์อื่นๆ สำหรับดีบุกออกไซด์นั้นต้องการความดันสูง จุดเดือดสูง และอาจต้องใช้ขั้นตอนการประมวลผลหลายขั้นตอน ทำให้ไม่เกิดข้อโต้แย้งสำหรับการผลิตที่คุ้มค่าในระดับอุตสาหกรรมและเชิงพาณิชย์ การใช้ออกไซด์ของโลหะแทนส่วนผสมอินทรีย์ซึ่งได้รับผลกระทบด้านลบจากอากาศและความชื้น ยังช่วยยืดอายุการใช้งานของอุปกรณ์เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดเพอรอฟสไกต์ขั้นสุดท้ายอีกด้วย ดีบุกออกไซด์ไม่เพียงแต่ทนทานกว่าส่วนผสมอินทรีย์ที่เทียบเคียงได้เท่านั้น แต่ยังมีช่องว่างแถบกว้างและส่งเสริมการขนส่งอิเล็กตรอนอย่างมีประสิทธิภาพ ลักษณะเฉพาะที่ทำให้เหมาะสำหรับเซลล์แสงอาทิตย์ประเภทต่างๆ และการใช้งานออปโตอิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ