เซลล์แสงอาทิตย์จากไม้ ต้นทุนต่ำ-อายุการใช้งานยาวนาน
คราฟท์ลิกนินที่พบในเยื่อไม้ช่วยเพิ่มความเสถียรในเซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์ เนื่องจากความสามารถในการสร้างพันธะไฮโดรเจนที่ทำหน้าที่เป็นกาวชนิดหนึ่ง
เพื่อตอบสนองความต้องการพลังงานที่เพิ่มขึ้นของพลังงานแสงอาทิตย์ที่เป็นพลังงานหมุนเวียน สะอาดและยั่งยืน เซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์ (OSC) จึงได้รับความสนใจทางวิทยาศาสตร์อย่างมาก นี่เป็นเพราะข้อได้เปรียบที่แตกต่างในการพัฒนาอุปกรณ์ที่ยืดหยุ่นและพกพาได้ของมัน ซึ่งรวมถึงราคาที่สามารถจ่ายได้ การออกแบบที่มีน้ำหนักเบา และความเป็นไปได้ของการผลิตด้วยการพิมพ์ในสเกลขนาดใหญ่
การวิจัยในเรื่องนี้ได้นำไปสู่การพัฒนาเซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์ที่เชื่อถือได้ซึ่งใช้วัสดุจากไม้ ความพยายามร่วมกันโดยทีมนักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัย Linköping และ Royal Institute of Technology (KTH) ได้แสดงให้เห็นถึงศักยภาพของการใช้คราฟท์ลิกนิน (kraft lignin) ที่ไม่ผ่านการบำบัดซึ่งได้มาจากเยื่อไม้ เพื่อเพิ่มความยั่งยืนและความน่าเชื่อถือด้านสิ่งแวดล้อมของเซลล์แสงอาทิตย์
รายละเอียดเกี่ยวกับการศึกษาของทีมได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Advanced Materials
วิธีแก้ปัญหาที่ยั่งยืน
นักวิจัยใช้ลิกนินซึ่งเป็นวัสดุอินทรีย์ที่แพร่หลายมากที่สุดที่พบในธรรมชาติ ซึ่งพิสูจน์ได้ว่าเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการพัฒนาเซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์ที่มีทั้งความเสถียรและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม
ปัจจุบัน แสงแดดถือเป็นแหล่งพลังงานหลักของพลังงานที่ยั่งยืน แม้ว่าเซลล์แสงอาทิตย์ที่ใช้ซิลิกอนแบบดั้งเดิมจะมีประสิทธิภาพ แต่การผลิตเกี่ยวข้องกับกระบวนการที่ซับซ้อนและใช้พลังงานมาก ซึ่งก่อให้เกิดความเสี่ยงต่อการรั่วไหลของสารเคมีที่อาจเป็นอันตราย
เซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์เป็นสาขาการวิจัยที่กำลังเติบโตเนื่องจากความคุ้มค่า น้ำหนักเบา ความยืดหยุ่น และการใช้งานที่หลากหลาย รวมถึงการใช้งานภายในอาคารหรือการรวมเข้ากับเสื้อผ้าเพื่อจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ส่วนบุคคล อย่างไรก็ตาม ความฉลาดทางความยั่งยืนของวิธีการดังกล่าวยังเป็นที่น่าสงสัย เนื่องจากเซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์ทำจากพลาสติกหรือพอลิเมอร์ที่ได้มาจากน้ำมัน ซึ่งทำให้เป็นสารอินทรีย์แต่ไม่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม
“เราต้องการสร้างเซลล์แสงอาทิตย์ที่มีประสิทธิภาพ เชื่อถือได้ ราคาถูก และเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม การศึกษานี้ช่วยให้เราแสดงให้เห็นว่าสิ่งนี้เป็นไปได้ และเป็นก้าวแรกในการแทนที่วัสดุที่ใช้น้ำมันในปัจจุบันด้วยวัสดุทดแทนที่ทำจากไม้” Mats Fahlman ศาสตราจารย์ ที่ห้องปฏิบัติการอิเล็กทรอนิกส์อินทรีย์ (LOE) ที่มหาวิทยาลัย Linköping กล่าวในแถลงการณ์
คราฟท์ลิกนิน
เพื่อเป็นวิธีแก้ปัญหา นักวิทยาศาสตร์ได้พัฒนาเซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์ ซึ่งส่วนหนึ่งของชั้นการขนส่งอิเล็กตรอนที่เชื่อมโยงกับแคโทดถูกสร้างขึ้นจากคราฟท์ลิกนินที่ถูกสกัดโดยตรงจากเยื่อไม้ แม้ว่าลิกนินในปัจจุบันจะถือเป็นส่วนเล็กๆ ของเซลล์แสงอาทิตย์ แต่วัตถุประสงค์สูงสุดคือการพัฒนาเซลล์แสงอาทิตย์ที่ประกอบด้วยวัสดุที่ทำจากไม้เป็นส่วนใหญ่ ตามการระบุของทีมงาน
การวิจัยก่อนหน้านี้ได้ใช้วัสดุที่ทำจากไม้ที่ถูกดัดแปลงทางเคมีเพื่อเพิ่มความน่าเชื่อถือและความเสถียรของเซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์และเพอรอฟสไกต์ ในการศึกษาเมื่อเร็วๆ นี้ นักวิจัยของ Linköping ใช้คราฟท์ลิกนินที่ไม่แปรรูปซึ่งถูกสกัดโดยตรงจากไม้ในระหว่างการผลิตกระดาษ ด้วยความร่วมมือกับ KTH พวกเขาตรวจสอบองค์ประกอบโมเลกุลที่เหมาะสมของลิกนินเพื่อจุดประสงค์นี้
"เราได้สร้างวัสดุหรือคอมพอสิตจากคราฟท์ลิกนินซึ่งทำหน้าที่เป็นชั้นเชื่อมต่อแคโทด ปรากฎว่าสิ่งนี้ทำให้เซลล์แสงอาทิตย์มีความเสถียรมากขึ้น ข้อดีของคราฟท์ลิกนินคือสามารถสร้างพันธะไฮโดรเจนได้จำนวนมาก ซึ่งช่วยรักษาเสถียรภาพของเซลล์แสงอาทิตย์" Qilun Zhang วิศวกรวิจัยหลักของ LOE กล่าวในแถลงการณ์
ปัจจุบันเซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์ถูกนำมาใช้ในอาคารและสามารถแทนที่แบตเตอรี่ในอุปกรณ์และเซ็นเซอร์พลังงานต่ำได้ สิ่งนี้ทำเครื่องหมายการรุกคืบเบื้องต้นของเซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์เข้าสู่ตลาด โดยมีศักยภาพในการขยายขนาดสำหรับการใช้งานในวงกว้าง เช่น การจัดหาพลังงานขนาดใหญ่
นักวิจัยกล่าวว่าการสร้างเซลล์เหล่านี้จากวัสดุไม้ช่วยเพิ่มความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ในขณะที่เซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์อาจไม่บรรลุประสิทธิภาพสูงสุด แต่ธรรมชาติที่ไม่เป็นพิษ ยั่งยืน และคุ้มค่า ควบคู่ไปกับช่วงประสิทธิภาพ 15 เปอร์เซ็นต์ถึง 20 เปอร์เซ็นต์ พิสูจน์ให้เห็นว่าเพียงพอสำหรับการใช้งานต่างๆ
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2024 Blockdit
