เทคโนโลยีแผงเซลล์แสงอาทิตย์ไมโครชาลโคเจนไนด์แบบระเหยร่วมด้วยความร้อน

นักวิทยาศาสตร์ของสิงคโปร์ได้ตรวจสอบเทคนิคการระเหยด้วยความร้อนทั้งหมดที่ใช้ในการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์และโมดูลของชาลโคเจนไนด์ และพบว่าวิธีการใหม่นี้ให้ผลผลิตและประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์สูงขึ้น แม้ว่าจะมีข้อจำกัดก็ตาม

นักวิทยาศาสตร์จากสถาบันวิจัยพลังงานแห่งมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีนันยางในสิงคโปร์ได้สำรวจวิธีการใช้การระเหยด้วยความร้อน (TE) ซึ่งเป็นเทคโนโลยีที่ได้รับการยอมรับเป็นอย่างดีซึ่งใช้กันทั่วไปในอุตสาหกรรมไมโครอิเล็กทรอนิกส์และเซลล์แสงอาทิตย์เพื่อผลิตไดโอดเปล่งแสงอินทรีย์ (OLED) หน้าสัมผัสโลหะ และ การเคลือบบนวัสดุต่างๆ เพื่อสร้างโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์แบบไมโครแคลไซต์

"เราวิเคราะห์การใช้เทคนิคที่ใช้การระเหยหลายวิธีเพื่อสร้างฟิล์มบางของชาลโคเจนไนด์" นักวิจัย Annalisa Bruno กล่าวกับ Photovoltaics "สิ่งเหล่านี้มีตั้งแต่การสะสมจากแหล่งเดียวที่ค่อนข้างง่ายและการระเหยร่วมจากหลายแหล่ง ไปจนถึงการระเหยแบบหลายขั้นตอนที่ซับซ้อนมากขึ้น และ การผสมผสานระหว่างการใช้การระเหยด้วยความร้อนกับปฏิกิริยาของแก๊สและการบำบัดสารละลาย"

เธอกล่าวว่าวิธีการแบบผสมผสานสามารถใช้ประโยชน์จากจุดแข็งของทั้งสองวิธี แต่ก็มีข้อจำกัดบางประการ เช่น ความซับซ้อนที่มากขึ้นและความจำเป็นในการใช้ตัวทำละลาย

บรูโนกล่าวว่า "เราเชื่อว่าการระเหยด้วยความร้อนเป็นวิธีที่เหมาะสำหรับการสะสมชั้นของชัลโคเจนไนด์อย่างรวดเร็ว เนื่องจากสามารถปรับขนาดได้ง่าย ไม่มีตัวทำละลายที่เป็นอันตราย และได้รับการผสานรวมเข้ากับสายการผลิตโฟโตนิกส์และไมโครอิเล็กทรอนิกส์ที่มีอยู่อย่างดี"

นักวิจัยกล่าวว่าปัญหาหลักประการหนึ่งของการระเหยร่วมคือความจำเป็นในการปรับพารามิเตอร์ให้เหมาะสมที่สุดสำหรับการสะสมของ chalcogenides ด้วยปริมาณสารสัมพันธ์เชิงซ้อน โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อมีการระเหยสารตั้งต้นมากกว่าสองหรือสามชนิดพร้อมกัน นักวิจัยกล่าว พวกเขายังตั้งข้อสังเกตว่าเวลาสะสมนานอาจเป็นอุปสรรคต่อการผลิตเชิงพาณิชย์ ซึ่งเป็นปัญหาที่การศึกษาส่วนใหญ่มักละเลย

จากนั้น พวกเขาได้เสนอเทคนิคมากมายสำหรับการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์และชุดประกอบขนาดเล็กแบบชาลโคเจนไนด์ ซึ่งรวมถึงการระเหยด้วยความร้อนแบบขั้นตอนเดียว การระเหยด้วยความร้อนแบบหลายขั้นตอน และการสะสมแบบไฮบริดหลายขั้นตอน

ทีมงานกล่าวว่า "ไม่เพียงแค่การผลิตฟิล์ม chalcogenide ที่ระเหยได้ แต่ยังรวมถึงโมดูลที่ระเหยได้ทั้งหมดโดยใช้สายการผลิตเดียวกัน"

ข้อดีของเทคนิคนี้รวมถึงการควบคุมกระบวนการในระดับสูง การควบคุมความหนาของฟิล์มอย่างแม่นยำ การติดฟิล์มหลายชั้นตามลำดับได้ง่าย และความสามารถในการแปรรูปด้วยอุณหภูมิพื้นผิวต่ำ นักวิจัยอ้างว่าวิธีการนี้ยังช่วยให้สารตั้งต้นบริสุทธิ์ได้ดีขึ้นในระหว่างการก่อตัวของฟิล์ม ความสม่ำเสมอเชิงพื้นที่ที่ยอดเยี่ยมในชุดอุปกรณ์ การทำซ้ำที่ดีและผลผลิตสูงในระหว่างการผลิตหลายรอบ

พวกเขากล่าวว่า "กระบวนการทั้งหมดสามารถควบคุมได้โดยอัตโนมัติและมีความน่าสนใจอย่างแท้จริงในแง่ของการผลิตขนาดใหญ่และมีปริมาณมาก" พวกเขาอธิบายเทคนิคการผลิตเหล่านี้ในสิ่งพิมพ์ล่าสุดของพวกเขา 'การระเหยด้วยความร้อนและการสะสมแบบไฮบริดของเซลล์แสงอาทิตย์แคลเซียมไททาไนต์และชุดประกอบขนาดเล็ก' ในจูล

บรูโนกล่าวว่า: "เราเชื่อว่าการวิจัยในอนาคตในสาขานี้ควรมุ่งเน้นไปที่อุปกรณ์ชั้นใหม่ที่เหมาะสมที่สุดเพื่อปรับปรุงคุณภาพและความโปร่งใสของวัสดุที่ใช้งานอยู่ ขจัดข้อบกพร่องด้วยเทคโนโลยีสุญญากาศ และปรับปรุงความเสถียรในการปฏิบัติงานเพื่อเพิ่มศักยภาพสูงสุดของแคลเซียมไททาไนต์พลังงานแสงอาทิตย์ที่ระเหยด้วยความร้อน อุปกรณ์"