นักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัย ITMO ค้นพบวิธีใหม่ในการใช้วัสดุโปร่งใสใน...เซลล์แสงอาทิตย์ในขณะที่ยังคงรักษาประสิทธิภาพไว้ได้ เทคโนโลยีใหม่นี้ใช้หลักการของวิธีการเติมสารเจือปน ซึ่งเป็นการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของวัสดุโดยการเติมสารเจือปนเข้าไป แต่ไม่ต้องใช้อุปกรณ์พิเศษราคาแพง

ผลการวิจัยนี้ได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร ACS Applied Materials & Interfaces (“Ion-gated small molecule OPVs: Interfacial doping of charge collectors and transport layers”)

หนึ่งในความท้าทายที่น่าสนใจที่สุดในด้านพลังงานแสงอาทิตย์คือการพัฒนาวัสดุไวแสงแบบฟิล์มบางโปร่งใส ฟิล์มดังกล่าวสามารถนำไปติดบนกระจกหน้าต่างทั่วไปเพื่อผลิตพลังงานโดยไม่ส่งผลกระทบต่อรูปลักษณ์ของอาคาร แต่การพัฒนาเซลล์แสงอาทิตย์ที่ผสมผสานประสิทธิภาพสูงเข้ากับการส่งผ่านแสงที่ดีนั้นเป็นเรื่องยากมาก

เซลล์แสงอาทิตย์แบบฟิล์มบางทั่วไปมีขั้วไฟฟ้าด้านหลังเป็นโลหะทึบแสงที่ดักจับแสงได้มากกว่า ในขณะที่เซลล์แสงอาทิตย์แบบโปร่งใสใช้ขั้วไฟฟ้าด้านหลังที่ยอมให้แสงผ่านได้ ในกรณีนี้ โฟตอนบางส่วนจะสูญเสียไปอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ขณะที่ผ่านไป ทำให้ประสิทธิภาพของอุปกรณ์ลดลง นอกจากนี้ การผลิตขั้วไฟฟ้าด้านหลังที่มีคุณสมบัติเหมาะสมอาจมีราคาแพงมาก” พาเวล โวโรชิลอฟ นักวิจัยจากคณะฟิสิกส์และวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยไอทีเอ็มโอ กล่าว

ปัญหาประสิทธิภาพต่ำสามารถแก้ไขได้โดยการใช้สารเจือปน แต่การทำให้แน่ใจว่าสารเจือปนถูกนำไปใช้กับวัสดุอย่างถูกต้องนั้นต้องใช้วิธีการที่ซับซ้อนและอุปกรณ์ราคาแพง นักวิจัยจากมหาวิทยาลัย ITMO ได้เสนอเทคโนโลยีที่ถูกกว่าเพื่อสร้างแผงโซลาร์เซลล์ที่ "มองไม่เห็น" ซึ่งใช้ของเหลวไอออนิกในการเจือปนวัสดุ ซึ่งจะเปลี่ยนคุณสมบัติของชั้นที่ผ่านกระบวนการ

“สำหรับการทดลองของเรา เราใช้เซลล์แสงอาทิตย์ที่มีโมเลกุลขนาดเล็กเป็นส่วนประกอบ และติดนาโนทิวบ์เข้าไป จากนั้น เราทำการโดปนาโนทิวบ์โดยใช้ไอออนเกต นอกจากนี้เรายังทำการปรับปรุงชั้นนำส่ง ซึ่งมีหน้าที่ทำให้ประจุจากชั้นแอคทีฟไปถึงอิเล็กโทรดได้สำเร็จ เราสามารถทำได้โดยไม่ต้องใช้ห้องสุญญากาศและทำงานภายใต้สภาวะแวดล้อมปกติ สิ่งที่เราต้องทำก็แค่หยดของเหลวไอออนิกและใช้แรงดันไฟฟ้าเล็กน้อยเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพที่ต้องการ” พาเวล โวโรชิลอฟ กล่าวเสริม

ในการทดสอบเทคโนโลยี นักวิทยาศาสตร์สามารถเพิ่มประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ได้อย่างมีนัยสำคัญ นักวิจัยเชื่อว่าเทคโนโลยีเดียวกันนี้สามารถนำไปใช้ปรับปรุงประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์ประเภทอื่นๆ ได้ ขณะนี้พวกเขาวางแผนที่จะทดลองกับวัสดุที่แตกต่างกันและปรับปรุงเทคโนโลยีการเติมสารเจือปนให้ดียิ่งขึ้น