รศ. ดร.พสิษฐ์ ภควัชร์ภาณุรัตน์
ภาควิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร์
รศ. ดร.พงศกร กาญจนบุษย์
กลุ่มสาขาวิชาวัสดุศาสตร์และนวัตกรรมวัสดุ คณะวิทยาศาสตร์
Akarapitch Siripraparat
ศิษย์เก่าคณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล

ตัวทำละลายฐานซัลโฟเลนที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมสามารถปรับปรุงการนำไฟฟ้าและเพิ่มความแข็งให้กับชั้นผลึกเพอรอฟสไกต์

All green sulfolane-based solvent enhanced electrical conductivity and rigidity of perovskite crystalline layer

       ในขณะที่โลกกำลังนับถอยหลังวันที่พลังงานจากฟอสซิลกำลังหมด พลังงานสะอาดจากเซลล์แสงอาทิตย์ หรือ โซล่าเซลล์ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง โซล่าเซลล์ชนิดเพอรอฟสไกต์ (perovskite solar cell) ซึ่งสามารถแปลงพลังงานแสงอาทิตย์ให้เป็นพลังงานไฟฟ้าโดยตรงและไม่เกิดมลภาวะในกระบวนการเปลี่ยนพลังงาน ได้กลายเป็นหนึ่งในเทคโนโลยีพลังงานที่มีศักยภาพมากที่สุด ที่สามารถตอบสนองทั้งความต้องการพลังงานทั่วโลกและตอบโจทย์ในบริบทของความยั่งยืน ด้วยความโดดเด่นของโซล่าเซลล์ชนิดเพอรอฟสไกต์ด้านกระบวนการผลิตที่ง่าย ไม่จำเป็นต้องอาศัยเทคโนโลยีขั้นสูงในการผลิต น้ำหนักเบา สามารถดัดให้โค้งงอ ขึ้นรูปได้ง่าย มีต้นทุนทางวัสดุที่ต่ำ ที่สำคัญคือสามารถดูดซับแสง และแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้าได้สูงเทียบเท่าโซล่าเซลล์ชนิดซิลิคอน 

       อย่างไรก็ตาม โซล่าเซลล์ชนิดเพอรอฟสไกต์ คือโซล่าเซลล์ที่ผลิตขึ้นจากวัสดุที่มีโครงสร้างชนิด เพอรอฟสไกต์ จากการผสมเกลือโลหะชนิดตะกั่วหรือดีบุกกับองค์ประกอบอื่น ๆในอัตราส่วนที่เหมาะสม นำมาผสมกับตัวทำละลาย แล้วนำไปเคลือบลงบนพื้นผิวที่นำไฟฟ้าได้ และให้ความร้อนจนเป็นผลึกต่อไป ตัวทำละลายที่มีประสิทธิภาพและปลอดภัยจึงเป็นสิ่งสำคัญสำหรับกระบวนการผลิตวัสดุเพอรอฟสไกต์ เพื่อให้แน่ใจว่าเทคโนโลยีนี้มีความปลอดภัยต่อสุขภาพของมนุษย์และสิ่งแวดล้อม โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อนำไปใช้ในปริมาณมาก การพัฒนาตัวทำละลายที่มีความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้นจึงเป็นเรื่องสำคัญที่ไม่ควรมองข้าม 

       งานวิจัยชิ้นนี้ได้นำเสนอระบบตัวทำละลายที่แตกต่างและปลอดภัยกว่า ซึ่งประกอบด้วย ซัลโฟเลน ซึ่งเป็นสารที่ไม่สามารถแพร่ผ่านชั้นผิวหนังได้ง่าย, แกมม่า-บิวทิโรแลคโตน หรือ GBL ซึ่งเป็นสารที่สามารถเกิดขึ้นได้ทั่วไป เช่น ในกระบวกการหมักไวน์บางชนิด และกรดอะซิติก หรือ AcOH ซึ่งเป็นสารที่พบได้บ่อยในชีวิตประจำวัน เช่น ในน้ำส้มสายชู ทำให้ระบบตัวทำละลายดังกล่าวมีความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมเป็นอย่างมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเทียบกับตัวทำละลายอื่น ๆ ที่มักถูกใช้ในการเตรียมโซล่าเซลล์ 

       จากการทดสอบประสิทธิภาพของโซล่าเซลล์ที่เตรียมด้วยระบบตัวทำละลายนี้ ทีมวิจัยพบว่า นอกจากศักยภาพที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมแล้ว ระบบตัวทำละลายยังส่งผลให้ชั้นเพอรอฟสไกต์แสดงการเปลี่ยนแปลงในเชิงบวกหลายอย่าง ซึ่งที่เห็นได้ชัดคือ ผลึกเพอรอฟสไกต์มีขนาดใหญ่ขึ้นและมีคุณภาพดีขึ้น 

       นอกจากนี้ บริเวณรอยต่อระหว่างผลึกเพอรอฟสไกต์ยังมีความแข็งที่มากขึ้นและช่วยให้กระแสไฟฟ้าไหลได้ดีขึ้น จากการที่โมเลกุลซัลโฟเลนเข้าไปอยู่ในบริเวณรอยต่อระหว่างผลึก และรอยต่อเหล่านี้ยังทำหน้าที่เป็นเกราะป้องกันความชื้น ซึ่งนำไปสู่การปรับปรุงประสิทธิภาพของอุปกรณ์เซลล์แสงอาทิตย์อีกด้วย 

งานวิจัยชิ้นนี้ จึงเป็นการนำเสนอวิธีการที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมพร้อม ๆกับการเพิ่มประสิทธิภาพในการผลิตพลังงานสะอาดอย่างยั่งยืน โดยช่วยลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ และสร้างความมั่นคงทางด้านพลังงานซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญในการดำรงชีวิตของมนุษย์ และขับเคลื่อนเศรษฐกิจในอนาคต

ข้อมูลเพิ่มเติม
SDGs หลัก

 สร้างหลักประกันว่าทุกคนเข้าถึงพลังงานสมัยใหม่ในราคาที่สามารถซื้อหาได้ เชื่อถือได้ และยั่งยืน (Ensure access to affordable, reliable, sustainable and modern energy for all)

บทความอื่น ๆ ที่น่าสนใจ
รศ. ดร.พสิษฐ์ ภควัชร์ภาณุรัตน์
ภาควิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร์
รศ. ดร.พงศกร กาญจนบุษย์
กลุ่มสาขาวิชาวัสดุศาสตร์และนวัตกรรมวัสดุ คณะวิทยาศาสตร์
Akarapitch Siripraparat
ศิษย์เก่าคณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล

ตัวทำละลายฐานซัลโฟเลนที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมสามารถปรับปรุงการนำไฟฟ้าและเพิ่มความแข็งให้กับชั้นผลึกเพอรอฟสไกต์

All green sulfolane-based solvent enhanced electrical conductivity and rigidity of perovskite crystalline layer

       ในขณะที่โลกกำลังนับถอยหลังวันที่พลังงานจากฟอสซิลกำลังหมด พลังงานสะอาดจากเซลล์แสงอาทิตย์ หรือ โซล่าเซลล์ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง โซล่าเซลล์ชนิดเพอรอฟสไกต์ (perovskite solar cell) ซึ่งสามารถแปลงพลังงานแสงอาทิตย์ให้เป็นพลังงานไฟฟ้าโดยตรงและไม่เกิดมลภาวะในกระบวนการเปลี่ยนพลังงาน ได้กลายเป็นหนึ่งในเทคโนโลยีพลังงานที่มีศักยภาพมากที่สุด ที่สามารถตอบสนองทั้งความต้องการพลังงานทั่วโลกและตอบโจทย์ในบริบทของความยั่งยืน ด้วยความโดดเด่นของโซล่าเซลล์ชนิดเพอรอฟสไกต์ด้านกระบวนการผลิตที่ง่าย ไม่จำเป็นต้องอาศัยเทคโนโลยีขั้นสูงในการผลิต น้ำหนักเบา สามารถดัดให้โค้งงอ ขึ้นรูปได้ง่าย มีต้นทุนทางวัสดุที่ต่ำ ที่สำคัญคือสามารถดูดซับแสง และแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้าได้สูงเทียบเท่าโซล่าเซลล์ชนิดซิลิคอน

       อย่างไรก็ตาม โซล่าเซลล์ชนิดเพอรอฟสไกต์ คือโซล่าเซลล์ที่ผลิตขึ้นจากแร่ Perovskite ซึ่งพบได้จากธรรมชาติ ประกอบด้วยตะกั่วหรือดีบุกกับเฮไลด์ นำมาผสมกับสารละลาย ผ่านการพิมพ์สามมิติ แล้วนำไปเคลือบลงบนวัสดุ เพื่อให้แน่ใจว่าเทคโนโลยีนี้มีความปลอดภัยต่อสุขภาพของมนุษย์และสิ่งแวดล้อม โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อนำไปใช้ในปริมาณมาก การพัฒนาตัวทำละลายที่มีความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้นจึงเป็นเรื่องสำคัญที่ไม่ควรมองข้าม

       งานวิจัยชิ้นนี้ได้นำเสนอระบบตัวทำละลายที่แตกต่างและปลอดภัยกว่าซึ่งประกอบด้วยซัลโฟเลน ซึ่งเป็นสารที่พบได้ใน…… มีข้อดีคือ……

 

       จากการทดสอบประสิทธิภาพของระบบตัวทำลาย ทีมวิจัยพบว่านอกจากศักยภาพที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมแล้ว ระบบตัวทำละลายยังส่งผลให้ชั้นเพอรอฟสไกต์แสดงการเปลี่ยนแปลงในเชิงบวกหลายอย่าง ซึ่งที่เห็นได้ชัดคือ ผลึกเพอรอฟสไกต์มีขนาดใหญ่ขึ้นและมีคุณภาพดีขึ้น

       นอกจากนี้ บริเวณรอยต่อระหว่างผลึกเพอรอฟสไกต์ยังมีความแข็งที่มากขึ้นและช่วยให้กระแสไฟฟ้าไหลได้ดีขึ้น จากการที่โมเลกุลซัลโฟเลนเข้าไปอยู่ในบริเวณรอยต่อระหว่างผลึก และรอยต่อเหล่านี้ยังทำหน้าที่เป็นเกราะป้องกันความชื้น ซึ่งนำไปสู่การปรับปรุงประสิทธิภาพของอุปกรณ์เซลล์แสงอาทิตย์อีกด้วย

งานวิจัยชิ้นนี้ จึงเป็นการเพิ่มประสิทธิภาพในการผลิตพลังงานอย่างยั่งยืน โดยช่วยลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ และสร้างความมั่นคงทางด้านพลังงานซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญในการดำรงชีวิตของมนุษย์ และขับเคลื่อนเศรษฐกิจในอนาคต

ข้อมูลเพิ่มเติม
SDGs หลัก

สร้างหลักประกันว่าทุกคนเข้าถึงพลังงานสมัยใหม่ในราคาที่สามารถซื้อหาได้ เชื่อถือได้ และยั่งยืน (Ensure access to affordable, reliable, sustainable and modern energy for all)

บทความอื่น ๆ ที่น่าสนใจ
Post Views: 424