การเคลือบนำไฟฟ้าที่ชัดเจนและชัดเจนสามารถปกป้องเซลล์แสงอาทิตย์ขั้นสูง, หน้าจอแบบสัมผัสได้

Clear, conductive coating could protect advanced solar cells, touch screens

นักวิจัยของ MIT ได้รับการปรับปรุงให้ดีขึ้นด้วยวัสดุเคลือบผิวที่เป็นสื่อนำไฟฟ้าโปร่งใสนำพากระแสไฟฟ้าได้สิบเท่า เมื่อรวมเข้ากับเซลล์สุริยะชนิดประสิทธิภาพสูงวัสดุจะเพิ่มประสิทธิภาพและความเสถียรของเซลล์

การค้นพบใหม่มีการรายงานในวารสาร Science Advances ในบทความของ MIT postdoc Meysam Heydari Gharahcheshmeh ศาสตราจารย์ Karen Gleason และ Jing Kong และอีกสามคน

“ เป้าหมายคือการหาวัสดุที่นำไฟฟ้าและโปร่งใส” Gleason อธิบายซึ่งจะ“ มีประโยชน์ในแอพพลิเคชั่นหลากหลายรวมถึงหน้าจอสัมผัสและเซลล์สุริยะ” วัสดุที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในปัจจุบันสำหรับวัตถุประสงค์ดังกล่าวคือ เป็นที่รู้จักกันในนาม ITO สำหรับอินเดียมไทเทเนียมออกไซด์ แต่วัสดุนั้นค่อนข้างบอบบางและสามารถแตกได้หลังจากใช้งานไประยะหนึ่ง

Gleason และผู้ร่วมวิจัยของเธอได้ปรับปรุงวัสดุที่มีความโปร่งใสและเป็นสื่อกระแสไฟฟ้าเมื่อสองปีที่แล้วและได้ตีพิมพ์ผลการวิจัยของพวกเขา แต่วัสดุนี้ยังสั้นพอที่จะจับคู่การรวมกันของความโปร่งใสเชิงแสงและการนำไฟฟ้าของ ITO เธอบอกว่าวัสดุใหม่ที่สั่งมากขึ้นนั้นดีกว่ารุ่นก่อนหน้ามากกว่า 10 เท่า

ความโปร่งใสและค่าการนำไฟฟ้ารวมถูกวัดเป็นหน่วยของซีเมนส์ต่อเซนติเมตร ITO อยู่ในช่วง 6,000 ถึง 10,000 และแม้ว่าจะไม่มีใครคาดว่าจะมีวัสดุใหม่เพื่อให้ตรงกับตัวเลขเหล่านั้น แต่เป้าหมายของการวิจัยคือการหาวัสดุที่สามารถเข้าถึงค่าอย่างน้อย 35 ค่าสิ่งพิมพ์ก่อนหน้านี้มีค่ามากกว่า 50 และวัสดุใหม่ได้ก้าวกระโดดไปสู่ผลลัพธ์นั้นตอนนี้คิดที่ 3,000 แล้ว ทีมยังคงทำงานเพื่อปรับกระบวนการเพื่อยกระดับต่อไป

วัสดุที่มีความยืดหยุ่นสูงซึ่งเป็นโพลีเมอร์อินทรีย์ที่รู้จักกันในชื่อ PEDOT นั้นถูกฝากไว้ในชั้นบางเฉียบหนาเพียงไม่กี่นาโนเมตรโดยใช้กระบวนการที่เรียกว่าการตกสะสมไอโอออกซิไดซ์ (oCVD) กระบวนการนี้ส่งผลให้เกิดชั้นที่โครงสร้างของผลึกขนาดเล็กที่อยู่ในแนวพอลิเมอร์นั้นเรียงตัวกันในแนวนอนอย่างสมบูรณ์ทำให้วัสดุมีค่าการนำไฟฟ้าสูง นอกจากนี้วิธีการ oCVD สามารถลดระยะห่างระหว่างสแต็คโซ่โพลิเมอร์ภายในผลึกซึ่งช่วยเพิ่มการนำไฟฟ้า

เพื่อแสดงให้เห็นถึงประโยชน์ที่มีศักยภาพของวัสดุนั้นทีมได้รวมชั้นของ PEDOT ที่มีการจัดแนวอย่างสูงไว้ในเซลล์สุริยะแบบ perovskite เซลล์ดังกล่าวถือเป็นทางเลือกที่น่าสนใจอย่างมากสำหรับซิลิคอนเนื่องจากประสิทธิภาพสูงและความสะดวกในการผลิต แต่การขาดความทนทานเป็นข้อเสียเปรียบครั้งใหญ่ ด้วย oCVD ใหม่ที่จัด PEDOT ประสิทธิภาพของ perovskite จะดีขึ้นและเพิ่มความเสถียรเป็นสองเท่า

ในการทดสอบเบื้องต้นชั้น oCVD ถูกนำไปใช้กับวัสดุพิมพ์ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 6 นิ้ว แต่กระบวนการนี้สามารถนำไปใช้โดยตรงกับกระบวนการผลิตในระดับอุตสาหกรรมขนาดใหญ่แบบม้วนต่อม้วน Heydari Gharahcheshmeh กล่าว “ ตอนนี้มันง่ายที่จะปรับให้เข้ากับการขยายตัวทางอุตสาหกรรม” เขากล่าว สิ่งเหล่านี้อำนวยความสะดวกด้วยความจริงที่ว่าสารเคลือบสามารถประมวลผลได้ที่ 140 องศาเซลเซียสซึ่งเป็นอุณหภูมิที่ต่ำกว่าวัสดุทางเลือกอื่น ๆ

oCVD PEDOT เป็นกระบวนการที่อ่อนโยนเพียงขั้นตอนเดียวทำให้สามารถสะสมโดยตรงบนพื้นผิวพลาสติกตามต้องการสำหรับเซลล์แสงอาทิตย์และจอแสดงผลที่มีความยืดหยุ่น ในทางตรงกันข้ามสภาพการเจริญเติบโตที่ก้าวร้าวของวัสดุนำไฟฟ้าโปร่งใสอื่น ๆ ต้องการการสะสมเริ่มต้นบนพื้นผิวที่แตกต่างและมีความแข็งแรงกว่าตามด้วยกระบวนการที่ซับซ้อนเพื่อยกชั้นและโอนไปยังพลาสติก

เนื่องจากวัสดุนี้ทำโดยกระบวนการการระเหยของไอน้ำแห้งชั้นบาง ๆ ที่ผลิตสามารถทำตามรูปทรงที่ดีที่สุดของพื้นผิวเคลือบพวกเขาทั้งหมดเท่า ๆ กันซึ่งอาจเป็นประโยชน์ในการใช้งานบางอย่าง ตัวอย่างเช่นมันสามารถเคลือบบนผ้าและครอบคลุมแต่ละเส้นใย แต่ยังอนุญาตให้ผ้าหายใจ

ทีมยังคงต้องแสดงให้เห็นถึงระบบในระดับที่ใหญ่ขึ้นและพิสูจน์ความเสถียรในระยะยาวและภายใต้เงื่อนไขที่แตกต่างกันดังนั้นการวิจัยจึงดำเนินต่อไป แต่“ ไม่มีอุปสรรคทางเทคนิคในการก้าวไปข้างหน้านี้ เป็นเพียงเรื่องของผู้ที่จะลงทุนเพื่อนำไปทำตลาด” Gleason กล่าว

ทีมวิจัยประกอบด้วย MIT postdocs Mohammad Mahdi Tavakoli และ Maxwell Robinson และ บริษัท วิจัย Edward Gleason งานนี้ได้รับการสนับสนุนจาก Eni SpA ภายใต้โครงการ Eni-MIT Alliance Solar Frontiers

 

อ้างอิง : http://th.dsisolar.com/info/clear-conductive-coating-could-protect-advanc-41923066.html