โครงการวิจัย 1.2 : การประดิษฐ์สารกึ่งตัวนำชนิดพีเพื่อประยุกต์ใช้ในเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดเพอรอฟสไกต์

 

            สารผสมอินทรีย์-อนินทรีย์ (MAPbI3) และสารอนินทรีย์ (CsSnI3 หรือ CsPbI3) เพอร์รอฟสไกต์กำลังได้รับความสนใจเป็นอย่างมากเนื่องจากให้ค่าประสิทธิภาพเซลล์แสงอาทิตย์ที่สูงและมีขั้นตอนการเตรียมที่ง่าย ในงานนี้เราสนใจศึกษาสารอนินทรีย์ (CsSnI3 หรือ CsPbI3) เพอร์รอฟสไกต์เพื่อใช้เป็นชั้นนำส่งโฮล (hole) ในระบบเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดสีย้อมไวแสงแบบสถานะของแข็งเพราะว่าสารอนินทรีย์ CsSnI3 หรือ CsPbI3 เพอร์รอฟสไกต์เป็นสารที่ระเหยยากและมีกระบวนการเตรียมที่ไม่ยุ่งยาก จากงานวิจัยของ Chung และคณะ [1] สามารถเตรียมเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดสีย้อมไวแสงสถานะของแข็งจากสาร CsSnI3 เพอร์รอฟสไกต์ได้ประสิทธิภาพสูงถึงประมาณ 10.2% การที่สาร CsSnI3 เพอร์รอฟสไกต์ให้ค่าประสิทธิภาพเซลล์แสงอาทิตย์ที่สูงมากเพราะมีค่าโฮลโมบิลิตี (hole mobility) สูงถึง 585 cm2V-1s-1 ที่อุณหภูมิห้อง นอกจากนั้นฟิล์ม CsPbI3 ก็แสดงสมบัติแบบพี (p-type) และสามารถประยุกต์ใช้เป็นตัวดูดกลืนแสงที่มีค่าประสิทธิภาพเซลล์แสงอาทิตย์สูงประมาณ 2.9% [2] และ 4.13% [3] ดังนั้นในโครงการวิจัยนี้เราสนใจศึกษาคุณสมบัติทางกายภาพและทางแสงของฟิล์ม CsSnxPb1-xI3 ที่อัตราส่วนของ Sn/Pb คือ x = 1, 0.8, 0.5, 0.2 and 0 โดยลักษะทางกายภาพของฟิล์ม CsSnxPb1-xI3 จะถูกทดสอบด้วยกล้องจุลทรรศน์แบบส่องกราดและโครงสร้างผลึกของสาร CsSnxPb1-xI3 จะถูกวิเคราะห์ด้วยกระบวนการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ ผลการประกอบเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดสีย้อมไวแสงแบบสถานะของแข็งที่ใช้ฟิล์ม CsSnxPb1-xI3 เป็นตัวนำส่งโฮล พบว่าฟิล์ม CsSn0.5Pb0.5I3 (x=0.5) ให้ค่าประสิทธิภาพสูงสุดเท่ากับ 3.47% เพื่ออธิบายผลของฟิล์ม CsSnxPb1-xI3 ต่อประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์ ค่าความต้านทานของเซลล์แสงอาทิตย์จะถูกวิเคราะห์ด้วยกระบวนการอินพีแดนซ์ (Electrochemical Impedance Spectroscopy)

 

เอกสารอ้างอิง

[1] I. Chung, B. Lee, J. He, R. P. H. Chang and M. G. Kanatzidis, Nature 485(2012)486 – 489.
[2] G. E. Eperon, G. M. Paterno, R. J. Sutton, A. Zampetti, A. A. Haghighirad, F. Cacialli and H. J. Snaith, J. Mater. Chem.A 3(2015)19688.
[3] P. Luo,et. al., J. Phys. Chem. Lett.7(2016)3603−3608.

 

หัวหน้าโครงการ: รองศาสตราจารย์ ดร. วิทยา อมรกิจบำรุง 1)
นักวิจัยสมทบ: ผศ. ดร. สมัคร์ พิมานแพง 2), ดร. วิรัตน์ เจริญบุญ 1), ผศ. ดร. พาวินี กลางท่าไค่ 1), ผศ. ดร. วิยะดา หาญชนะ 1), ผศ. ดร. อภิโชค ตั้งตระการ 1)
หน่วยงานต้นสังกัด: 1) ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยขอนแก่น, 2) ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยศรีนครินทรวิโรฒ

 

Back