งานวิจัยนี้เกี่ยวกับการพัฒนาเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดเพอรอฟสไกต์ที่มีประสิทธิภาพสูงและราคาถูก เพื่อทดแทนการใช้เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดซิลิกอน โดยมีจุดประสงค์เพื่อประกอบเซลล์ต้นแบบที่เพิ่มประสิทธิภาพการแปลงพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานไฟฟ้าด้วยกระบวนการต่างๆ และเพื่อพัฒนาจนสามารถใช้งานได้จริง โดยเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดเพอรอฟสไกต์นี้เป็นชนิดที่ได้รับความนิยมอย่างแพร่หลายในหมู่ของนักวิจัยทางด้านพลังงาน เนื่องจากมีสมบัติเด่น คือ ราคาถูก ผลิตง่าย และมีสมบัติของสารกึ่งตัวนำที่โดนเด่น เช่น มีสภาพคล่องของประจุไฟฟ้าที่สูง ดูดกลืนแสงในช่วงความยาวคลื่นกว้าง และมีระยะการแพร่ของประจุที่ยาว เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดนี้มีองค์ประกอบหลัก คือ สารเมทิลแอมโมเนียมเลดฮาไลด์ (CH3NH3PbX3, X = F, Cl, Br หรือ I) ทำหน้าที่เป็นตัวรับแสง ซึ่งมีความสามารถรับแสงเป็นช่วงกว้างตั้งแต่ช่วงอัลตราไวโอเลตถึงอินฟราเรด โดยในการประกอบเซลล์แสงอาทิตย์สารเพอรอฟสไกต์จะถูกประกบด้วยชั้นนำอิเล็กตรอน (electron transporting material, ETM) และชั้นนำโฮล (hole transporting material, HTM) ซึ่งใช้สารที่มีการจัดระดับพลังงานที่เหมาะสมกับสารเพอรอฟสไกต์โดยที่สารของชั้นนำอิเล็กตรอนนั้นมักเป็นสารกึ่งตัวนำชนิดเอ็นเช่น ซิงก์ออกไซด์ (ZnO), ไททาเนียมไดออกไซด์ (TiO2), สารอนุพันธ์ของฟูลเลอรีน เป็นต้น ส่วนสารของชั้นนำโฮลมักเป็นสารกึ่งตัวนำชนิดพี เช่น โพลิเมอร์นำไฟฟ้า(Spiro-OMeTAD) หรือคอปเปอร์ออกไซด์ (CuO) เป็นต้น สารเหล่านี้ต้องมีความหนาและสมบัติพื้นผิวที่เหมาะสมต่อการนำประจุไฟฟ้าจากสารเพอรอฟสไกต์ และมีผลอย่างยิ่งต่อประสิทธิภาพการแปลงพลังงานแสงเป็นพลังงานไฟฟ้า
เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดเพอรอฟสไกต์ ใช้สารกึ่งตัวนำที่มีโครงสร้างแบบเพอรอฟสไกต์ (Perovskite semiconductor, ABX3) ดังแสดงใน รูปที่1.1.1 เซลล์ชนิดนี้ถูกค้นพบครั้งแรกในปีพ.ศ. 2552 โดยกลุ่มของ Prof. Miyasaka นักวิจัยชาวญี่ปุ่น ซึ่งได้รายงานประสิทธิภาพการผลิตพลังงานไฟฟ้าที่ 3.81% [1] โดยใช้ Organoleadtriiodide (CH3NH3PbI3)เป็นตัวรับแสง การค้นพบครั้งนี้ได้กระตุ้นความสนใจของนักวิจัยในหลายประเทศ และก่อให้เกิดความร่วมมือในการแลกเปลี่ยนองค์ความรู้และเทคโนโลยีระหว่างกลุ่มวิจัย จนเกิดการพัฒนาประสิทธิภาพของเซลล์ตั้งแต่อดีตจนถึงปัจจุบัน ดังรวบรวมไว้ใน รูปที่ 1.1.2
หัวหน้าโครงการ: ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.สุภาพ ชูพันธ์ 1)