การเคลือบอนุภาคยางพาราด้วยพอลิเมอร์โดยการสังเคราะห์แบบแอ๊ดไมเซลลาร์: พอลิเมอร์เจลอิเลกโตรไลต์สำหรับเซลล์แสงอาทิตย์สีย้อมไวแสง
ชื่อผู้แต่งข้างต้นเป็นข้อความจากระเบียนผลงาน ไม่ได้ผูกกับรหัสนักวิจัย จึงกดดูผลงานอื่นของบุคคลนี้ไม่ได้ — ในคลังนี้ 142,080 ผลงาน (63.6% ของทั้งหมด) มีชื่อผู้แต่งที่เชื่อมกับหน้าผู้แต่งได้ และ 60,298 ผลงาน (27.0%) มีผู้แต่งที่ผูกกับรหัสนักวิจัยจริง ส่วนอีก 81,382 ผลงานไม่มีข้อมูลผู้แต่งเลย (มีชื่อผู้แต่งเป็นข้อความอยู่ 142,009 ผลงาน = 63.5%)
บทคัดย่อ
การศึกษาสมรรถภาพของเซลล์แสงอาทิตย์สีย้อมไวแสงด้วยการปรับปรุงองค์ประกอบหลักทั้งสี่ของเซลล์ได้แก่ สีย้อม(ธรรมชาติ) สารกึ่งตัวนำ(เซรามิคและพอลิเมอร์อินทรีย์) อิเลกโตรไลต์(เจล) และแผ่นอิเลกโทรด(ดัดงอได้) พบว่าเซลล์แสงอาทิตย์ซิงค์ออกไซด์(ความหนา 6 ไมครอน)สีย้อมธรรมชาติสกัดด้วยแอลกอฮอล์และน้ำ 5 ชนิดคือสีเขียวใบยอ สีแดงไม้ฝาง สีเหลืองดอกทานตะวัน สีม่วงข้าวหอมนิล และสีเหลืองดอกคำฝอย และใช้อิเลกโตรไลต์ของเหลวพบว่าประสิทธิภาพของเซลล์เนื่องจากสีย้อมธรรมชาติเป็นลำดับดังนี้ 0.007% 0.002% 0.001% 0.0002% และ 0.00007% สีดอกคำฝอยและข้าวสีนิลมีกระแสลัดวงจรและแรงดันวงจรเปิดต่ำสุด ในขณะที่สีใบยอและสีไม้ฝางมีค่าทั้งสองสูงสุด เมื่อใช้สีเขียวใบยอ ประสิทธิภาพเซลล์จะสูงขึ้น (0.022%) ด้วยสีใบยอเมื่อเพิ่มความหนาของซิงค์ออกไซด์ด้วยการปาดดอกเตอร์เบลดจนถึง 10.7 ไมครอน เมื่อเปลี่ยนวิธีเตรียมฟิล์มซิงค์ออกไซด์มาเป็นการเคลือบด้วยไฟฟ้า 15-24 โวล์ต 5-20 นาที ชั้นฟิล์มซิงค์ออกไซด์ยังคงโครงสร้างเวอร์ตไซท์ และหนาขึ้นถึง 26.7 ไมครอน ที่สภาวะการเคลือบคงที่ 5 นาที ยิ่งเพิ่มแรงดันไฟฟ้า ประสิทธิภาพเซลล์จะเพิ่มขึ้น ที่ 21-24 โวล์ (ซิงค์ออกไซด์หนา 7 ไมครอน) ประสิทธิภาพเป็น 0.014% เมื่อตั้งสภาวะแรงดันคงที่ 15 โวล์ต ประสิทธิภาพก็ยิ่งเพิ่มตามเวลาเคลือบเป็น 0.023% ที่เวลาเคลือบ 20 นาที ซิงค์ออกไซด์หนา 18.2 ไมครอน) เพราะเวลาเคลือบมากขึ้นมีผลต่อความหนาที่เพิ่มมากอย่างรวดเร็ว ทำให้กระแสลัดวงจรเพิ่มขึ้นรวดเร็วเช่นกัน ชี้ชัดว่าเวลาเคลือบมีผลต่อประสิทธิภาพมากกว่าแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ในการเคลือบไฟฟ้า เมื่อปรับปรุงสารกึ่งตัวนำด้วยการควบซิงค์ออกไซด์กับพอลิไธโอฟีนที่นำไฟฟ้าได้ดี โดยการปาดดอกเตอร์เบลดซิงค์ออกไซด์และสังเคราะห์พอลิไธโอฟีนแบบไฟฟ้าเคมี พบว่าพอลิไธโอฟีนเคลื่อนผ่านชั้นซิงค์ออกไซด์ไปเคลือบบนผิวกระจกเอฟทีโอ และจากผลการดูดกลืนแสงอุลตร้าไวโอเลต-แสงที่มองเห็นพบว่าเกิดที่ต่ำกว่า 400 นาโนเมตร(ระดับพลังงานสูง) ทำให้ต้านการส่งผ่านอิเลกตรอนจากซิงค์ออกไซด์เข้าสู่วงจร ทำให้ทั้งกระแสลัดวงจร แรงดันวงจรเปิด และฟิลแฟกเตอร์ลดลง ประสิทธิภาพเซลล์จึงลดลงจาก 0.006% เป็น 0.0007% ตามเวลาสังเคราะห์ 1-5 นาที การเพิ่มความเข้มข้นของมอนอเมอร์ไธโอฟีน 0.1-0.3 โมลลาร์เมื่อสังเคราะห์ก็เป็นผลให้ประสิทธิภาพลดอย่างรวดเร็ว เนื่องจากพอลิไธโอฟีนสีเข้มขึ้นแสงส่องผ่านน้อย อย่างไรก็ตามการควบซิงค์ออกไซด์กับพอลิไธโอฟีนมีผลให้ประสิทธิภาพเพิ่มมากกว่าใช้ซิงค์ออกไซด์เท่านั้นทั้งที่เตรียมโดยการปาดดอกเตอร์เบลดและเคลือบไฟฟ้า เมื่อใช้อณูควอนตัมแคดเมียมซัลไฟด์ควบกับสีย้อมใบยอ หรือสีสังเคราะห์ N719 ทำให้ประสิทธิภาพเซลล์เพิ่มขึ้นมากตามปริมาณอณูควอนตัม หรือเวลาการจุ่มสารละลายแคดเมียมไนเตรดและโซเดียมซัลไฟด์ มากที่สุดที่ 9 นาที อณูควอนตัมพบว่าเคลือบบนอนุภาคซิงค์ออกไซด์ เป็นผลให้กระแสลัดวงจร แรงดันวงจรเปิด และฟิลแฟกเตอร์เพิ่มขึ้น ได้ประสิทธิภาพสูงสุด 0.3%สำหรับสีใบยอ และ 1.3% สำหรับ N719 เมื่อเปลี่ยนมาใช้เจลอิเลกโตรไลต์บนแผ่นอิเลกโตรดพลาสติกดัดงอได้ที่เตรียมโดยการปรับผิวแผ่นพอลิคาร์บอเนตด้วยพลาสม่าเย็น 30 นาทีแล้วเติมกราฟีนเพื่อลดความต้านทางผิวแผ่นพลาสติกลงเหลือ 150 โอห์ม พบว่าเซลล์ที่ใช้อนุภาคนาโนไทเทเนียมไดออกไซด์ (0.0005%) ให้ประสิทธิภาพสูงกว่าอนุภาคนาโนซิงค์ออกไซด์ (0.0002%) ทั้งที่ใช้สีธรรมชาติกะหล่ำม่วงและ N719 (0.006% และ 0.004% สำหรับอนุภาคนาโนไทเทเนียมไดออกไซด์ และซิงค์ออกไซด์ตามลำดับ) ที่สำคัญคือการปรับปรุงเสถียรภาพของเซลล์แสงอาทิตย์สีย้อมไวแสงด้วยเจลอิเลคโตรไลต์ (ใช้สีกะหล่ำม่วงและอนุภาคไทเทเนียมไดออกไซด์)ต่ออนุกรม 6 เซลล์ที่ให้ค่าความต่างศักย์ 1.891 โวลต์ กระแสไฟฟ้า 0.01 แอมแปร์ สามารถทำให้เครื่องคิดเลขขนาด 1.5 โวลต์เปิดใช้งานต่อเนื่องได้ถึง 60 นาทีโดยไม่ต้องปิดผนึกเซลล์