เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดสีย้อมไวแสง คือ ?

เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดสีย้อมไวแสง คือ อุปกรณ์ที่สามารถเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์อันร้อนแรง ให้กลายมาเป็นกระแสไฟฟ้า ซึ่งสร้างขึ้นจากสารกึ่งตัวนำย้อมสี สารส่งผ่านประจุและขั้วไฟฟ้า จากการใช้วิธีนี้ มนุษย์สามารถแปลงพลังงานแสงอาทิตย์ ให้มาเป็นพลังงานงานไฟฟ้าได้สูงสุด 12% โดยเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดสีย้อมไวแสงนี้ ได้รับความสนใจเป็นอย่างมาก ในแวดวงวิชาการและพาณิชย์ เพราะถ้าได้ผลสำเร็จ ราบรื่น แนวโน้มจะผลิตเพื่อการค้า ก็สามารถทำได้อย่างไม่ยากเย็นอะไรนัก ส่วนข้อดีอีกอย่างหนึ่ง คือ มีราคาถูกกว่าเซลล์แสงอาทิตย์ ซึ่งสร้างจากสารกึ่งตัวนำซิลิกอนที่มีขายอยู่ ณ ปัจจุบัน

ส่วนประกอบของเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดสีย้อมไวแสง

ประกอบด้วยสิ่งสำคัญ 2 อย่าง ได้แก่…ขั้วไฟฟ้า อนุภาคโลหะออกไซด์ และสารอิเล็กโตรไลต์

• ขั้วไฟฟ้าใน DSSC ประกอบด้วย 2 ขั้ว ได้แก่… ขั้วไฟฟ้าแอโนดและแคโทด โดยขั้วไฟฟ้าแอโนดเป็นขั้วไฟฟ้าโปร่งแสง เอาไว้ให้แสงผ่าน พร้อมถ่ายโอนอิเล็กตรอนออกนอกเซลล์ ในปัจจุบันใช้ Fluorine doped tin oxide ซึ่งเคลือบอยู่บนกระจกเป็นขั้วไฟฟ้า ส่วนขั้วไฟฟ้าแคโทด มีหน้าที่ถ่ายโอนอิเล็กตรอนเข้ามายังเซลล์
• อนุภาคโลหะออกไซด์ คือ สารกึ่งตัวนำที่เป็นชั้นให้โมเลกุลเอาไว้ยึดเกาะ พร้อมรับอิเล็กตรอนจากสีย้อม ส่งผ่านอิเล็กตรอนไปยังขั้วแอโนด นิยมใช้อนุภาคมากกว่า 3 eV เช่น ทินออกไซด์ (SnO2),ไทเทเนียมไดออกไซด์ (TiO2), ซิงค์ออกไซด์ (ZnO) เป็นต้น
• สีย้อมไวแสง ยึดเกาะอยู่บริเวณผิวโลหะออกไซด์ คอยดูดแสงอาทิตย์ ทำให้อิเล็กตรอนถูกกระตุ้น โดยสีย้อมไวแสงนี้ มีคุณสมบัติดูดกลืนแสงได้มาก โดยมีทั้งความสเถียร และยึดเกาะได้ดี
• สารอิเล็กโตรไลต์ ชั้นที่ทำหน้าที่ส่งผ่านประจุซึ่งมักอยู่ในรูปของเหลว โดยการรับอิเล็กตรอน เพื่อนำมาชดเชยอิเล็กตรอนให้แก่โมเลกุลสีย้อมไวแสง จากการอาศัยปฏิกิริยา Redox

การวิจัยพัฒนา เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดสีย้อมไวแสง

ในเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดสีย้อมไวแสง ซึ่งใช้นาโนเป็นขั้วรับแสงนั้น เมื่ออิเล็กตรอนได้รับแรงจากแสง ก็จะวิ่งไปยังอนุภาคนาโนอื่นๆ หากแต่ระหว่างเคลื่อนที่นั้น ก็จะส่งผลให้เกิดการสูญเสียของอิเล็กตรอนระหว่างผลึกของอนุภาคนาโน จากการใช้วัสดุนาโน 1 มิติ มาแทนอนุภาคนาโน ซึ่งแบบนี้ก็จะทำให้อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ผ่านวัสดุนาโนได้ดีขึ้น ซึ่งจะทำให้ประสิทธิภาพของ DSSC ดีขึ้น

สำหรับในอนาคต ยังมีแนวทางวิจัยพัฒนาเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ เพิ่มความทนทาน ตลอดจนเพิ่มอายุการใช้งานของเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดสีย้อมไวแสง ในหลายๆ ด้าน เช่น พัฒนาขั้วไฟฟ้าที่ราคาไม่แพง การพัฒนาอนุภาคโลหะออกไซด์ ซึ่งส่งผ่านอิเล็กตรอนได้ดี การพัฒนาสีย้อมไวแสง ซึ่งดูดกลืนแสงอาทิตย์ได้มากขึ้น การพัฒนาเพื่อยืดอายุการใช้งานของเซลล์ เป็นต้น