บาคาร่าเว็บตรง เซลล์แสงอาทิตย์แบบยืดหยุ่นบางเฉียบได้รับการเพิ่มประสิทธิภาพ

บาคาร่าเว็บตรง นักวิจัยได้ใช้วัสดุที่เรียกว่าไดคัลโคเจไนด์โลหะทรานซิชันเพื่อสร้างเซลล์สุริยะที่มีความยืดหยุ่นและบางเฉียบพร้อมประสิทธิภาพการแปลงพลังงาน (PCE) ที่ 5.1% ซึ่งเป็นสถิติสำหรับเซลล์ที่ทำจากวัสดุประเภทนี้ แม้ว่าประสิทธิภาพนี้จะต่ำกว่าเซลล์สุริยะแบบซิลิคอนมาตรฐานมาก แต่ลักษณะที่เซลล์ใหม่มีน้ำหนักเบาเป็นพิเศษหมายความว่าสามารถใช้ในแอปพลิเคชันมือถือได้ เช่น อุปกรณ์สวมใส่ได้และเซ็นเซอร์ที่ขับเคลื่อนด้วยตัวเอง 

ตลอดจนโดรนและยานพาหนะไฟฟ้าน้ำหนักเบา

ไดคัลโคเจไนด์โลหะทรานซิชันกึ่งตัวนำ (TMDs) เช่น ทังสเตน ไดเซเลไนด์ (WSe 2 ) แสดงให้เห็นประโยชน์อย่างมากสำหรับการใช้งานในอุปกรณ์ออปโตอิเล็กทรอนิกส์ที่ต้องการดูดซับแสงแดดอย่างมีประสิทธิภาพในช่วงความยาวคลื่นที่หลากหลาย เนื่องจากวัสดุเหล่านี้เป็นชั้น (สองมิติ) จึงสามารถนำไปทำเป็นฟิล์มบางสำหรับวงจรอิเล็กทรอนิกส์กำลังต่ำและจอแสดงผลที่ยืดหยุ่นได้ เซ็นเซอร์ และแม้แต่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีความยืดหยุ่นซึ่งสามารถเคลือบบนพื้นผิวต่างๆ ได้ นี่คือเหตุผลที่พวกเขาถูกขนานนามว่าเป็นทางเลือกที่มีแนวโน้มสำหรับซิลิกอนซึ่งถึงแม้จะเป็นวัสดุพลังงานแสงอาทิตย์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดในปัจจุบันก็หนักเกินไป เทอะทะ และเปราะบางสำหรับการใช้งานเหล่านี้

ปัญหาคือเซลล์สุริยะ TMD ส่วนใหญ่ที่ผลิตจนถึงตอนนี้ พยายามเกินกว่า PCE ที่ประมาณ 2% เมื่อเทียบกับค่า PCE ของซิลิคอนที่เกือบ 30% สาเหตุหนึ่งมาจากการที่เซลล์ TMD ถูกถ่ายโอนไปยังพื้นผิวที่ยืดหยุ่นและรองรับได้ในระหว่างการผลิต ซึ่งเป็นกระบวนการที่มักจะสร้างความเสียหายให้กับเลเยอร์ TMD ทำให้ประสิทธิภาพลดลง

ทีมที่นำโดยAlwin Daus จากนั้นอยู่ที่มหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด

ในสหรัฐอเมริกา และปัจจุบันเป็นนักวิจัยอาวุโสที่RWTH Aachen Universityประเทศเยอรมนี) และKoosha Nassiri Nazifนักวิจัยหลังปริญญาเอกที่ Stanford ได้แก้ปัญหานี้ด้วยการคิดค้นวิธีการใหม่ที่ช่วยให้ TMDs เพื่อฝังอย่างสมบูรณ์ในพื้นผิว ดังนั้นจึงให้พื้นผิวเรียบสำหรับอิเล็กโทรดกราฟีนที่โปร่งใส (แผ่นคาร์บอนที่มีความหนาเพียงหนึ่งอะตอม) เมื่อรวมกับชั้น capping ทำให้เซลล์แสงอาทิตย์ TMD มีความทนทานมากขึ้น

เซลล์ใหม่มีความหนาน้อยกว่า 6 ไมครอน น้ำหนักเบา ยืดหยุ่น เสถียร และทนทานเป็นระยะเวลานาน ทีมงานรายงาน พวกมันยังเข้ากันได้ทางชีวภาพตั้งแต่ – ต่างจากเซลล์ที่ทำจากเพอร์รอฟสกีที่มีประสิทธิภาพสูงหรือจุดควอนตัมตะกั่วซัลไฟด์ – พวกมันไม่มีองค์ประกอบที่เป็นพิษ ดังนั้นจึงสามารถนำมาใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่สวมใส่ได้ซึ่งสวมใส่ติดกับผิวหนัง

อัตราส่วนกำลังต่อน้ำหนักสูงเช่นเดียวกับ PCE ที่ 5.1% ซึ่งเป็นตัวเลขที่ทีมงานกล่าวว่าสามารถเพิ่มได้ถึง 27% ด้วยการเพิ่มประสิทธิภาพ อุปกรณ์ใหม่นี้ยังมีอัตราส่วนพลังงานต่อน้ำหนัก 100 เท่ามากกว่าเซลล์แสงอาทิตย์ TMD อื่น ๆ ที่พัฒนามาจนถึงปัจจุบัน อัตราส่วนนี้มีความสำคัญสำหรับแอปพลิเคชันบนมือถือ เช่น โดรนและยานพาหนะไฟฟ้า Nassiri Nazif ผู้เขียนร่วม (กับ Daus) ของบทความ

ในNature Communicationsอธิบายงานดังกล่าว “ยิ่งไปกว่านั้น พลังงานจำเพาะ – การวัดกำลังไฟฟ้าที่ส่งออกต่อน้ำหนักหน่วยโซลาร์เซลล์ – ของต้นแบบคือ 4.4 W/g ซึ่งเป็นตัวเลขที่เปรียบเทียบได้ดีกับเซลล์แสงอาทิตย์แบบฟิล์มบางอื่นๆ เช่น CdTe, CIGS, III-V และซิลิคอน” เขาบอกกับPhysics World “อีกครั้ง ค่านี้อาจเพิ่มขึ้น – มากถึง 10 เท่า – ถึง 46 W / g”

ในการค้นหาโซลูชันใหม่สำหรับเซลล์แสงอาทิตย์ราคาถูกและมีเสถียรภาพ

เมื่อมองไปข้างหน้า ทีมงานของ Stanford กล่าวว่าขณะนี้มีเป้าหมายที่จะปรับปรุงการออกแบบทางแสงและอิเล็กทรอนิกส์ของเซลล์ WSe 2  ที่ยืดหยุ่น เพื่อเพิ่ม PCE ของพวกเขา กลยุทธ์หนึ่งที่เป็นไปได้คือการใช้สารเคลือบป้องกันแสงสะท้อนที่หนาขึ้นซึ่งทำจากโมลิบดีนัมออกไซด์ (MoOx) กับ TMD อันที่จริง การจำลองด้วยคอมพิวเตอร์เบื้องต้นได้เปิดเผยว่าเพียงแค่การเพิ่มความหนาของสารเคลือบนี้ไปที่ประมาณ 70 นาโนเมตร ก็สามารถเพิ่มการดูดกลืนแสงใน ultrathin WSe 2ถึง 80%

Peter Raynorผู้เชี่ยวชาญด้านละอองลอยชีวภาพแห่งมหาวิทยาลัยมินนิโซตาในสหรัฐอเมริกากล่าวว่า “ฉันคิดว่านี่เป็น [การศึกษา] ที่สำคัญ แต่มี [การศึกษา] ที่สำคัญก่อนหน้านี้และจะต้องมี [การศึกษา] ที่สำคัญหลังจากนี้เพื่อให้ เราเห็นภาพที่สมบูรณ์ว่าองค์ประกอบของหยดเชื่อมโยงกับความอยู่รอดได้อย่างไร” เขากล่าวเสริมว่า “ผลการวิจัยที่สำคัญที่อาจเกิดขึ้นได้คือการทำให้แน่ใจว่าเราทำให้อาคารมีความชื้นอย่างเหมาะสมในฤดูหนาว มิฉะนั้นจะมีอากาศแห้ง ไม่เพียงแต่เพื่อความสบายของมนุษย์เท่านั้น แต่ยังช่วยให้ไวรัสอยู่ในสภาพที่เปราะบางที่สุดด้วย”

นักฟิสิกส์ได้วัดการพัวพันของควอนตัมระยะยาวในระยะพิเศษที่มีการจัดลำดับทางทอพอโลยีของสสารเป็นครั้งแรก ความสำเร็จนี้ซึ่งทำได้โดยอิสระโดยกลุ่มวิจัยสองกลุ่มโดยใช้วงจรตัวนำยิ่งยวดคู่และอาร์เรย์ของอะตอม สามารถช่วยในการพัฒนาหน่วยความจำที่แข็งแกร่งสำหรับคอมพิวเตอร์ควอนตัม

เมื่อวัสดุบางชนิดถูกทำให้เย็นลงจนถึงอุณหภูมิที่ต่ำมาก ระยะที่แปลกใหม่ของสสารจะปรากฏขึ้น เฟสเหล่านี้แตกต่างอย่างมากจากสถานะที่คุ้นเคย เช่น ของแข็ง ของเหลว หรือก๊าซ และอนุภาคในพวกมันมีปฏิสัมพันธ์ในลักษณะที่ถูกครอบงำด้วยความพัวพันควอนตัม เอฟเฟกต์ทางกลควอนตัมล้วนๆ นี้ช่วยให้อนุภาคตั้งแต่สองตัวขึ้นไปมีความสัมพันธ์ใกล้ชิดกันมากกว่าการอนุญาตทางฟิสิกส์แบบคลาสสิก และมีการใช้งานมากมายภายในการคำนวณควอนตัม อย่างไรก็ตาม ในหลายกรณี การตระหนักถึงการใช้งานเหล่านี้หมายถึงการพันอนุภาคในระยะทางไกลภายในวัสดุ ซึ่งเป็นสถานการณ์ที่ไม่เคยถูกวัดในการทดลองมาก่อนแม้จะคาดการณ์ไว้ในทฤษฎีจนถึงขณะนี้ บาคาร่าเว็บตรง