เซลล์แสงอาทิตย์เพอรอฟสกี้: ข้อดี ความท้าทาย กระบวนการผลิต และอนาคต

เปรอฟสกี้ เซลล์แสงอาทิตย์ เป็นเทคโนโลยีพลังงานใหม่และน่าตื่นเต้น ปรับปรุงอย่างรวดเร็วและมีคุณสมบัติพิเศษไม่เหมือนกับเซลล์ซิลิคอนทั่วไป

1. ในปี 2555 ประสิทธิภาพมีเพียง 10%

2. ภายในปี 2559 เพิ่มขึ้นเป็น 22% เช่นเดียวกับเซลล์ซิลิคอน

3. ตอนนี้พวกเขาถึงแล้ว 26.1% ประสิทธิภาพ ในอนาคตอาจสูงถึง 44% เมื่อรวมกับซิลิคอน

เซลล์เหล่านี้ ต้นทุนน้อยกว่าในการทำ ทำงานได้หลากหลาย และทำงานได้ดีในแสงสลัว เนื่องจากคุณประโยชน์เหล่านี้ พวกเขาจึงสามารถทำให้พลังงานหมุนเวียนถูกลงและดียิ่งขึ้นสำหรับทุกคน

ประเด็นสำคัญ

• เซลล์แสงอาทิตย์ Perovskite มีประสิทธิภาพมากขึ้นอย่างรวดเร็ว โดยสูงถึง 26.1% เมื่อรวมกับซิลิคอนอาจสูงถึง 44%

• เซลล์เหล่านี้มีค่าใช้จ่ายในการผลิตน้อยกว่าเซลล์ซิลิคอนทั่วไป พวกเขาใช้วัสดุที่ถูกกว่าและต้องการความร้อนต่ำในระหว่างการผลิต

• มีความยืดหยุ่นดังนั้นจึงสามารถใช้กับอุปกรณ์พกพาได้ พวกมันยังทำงานบนพื้นผิวที่ผิดปกติอีกด้วย ทำให้มีประโยชน์หลายประการ

• การทำเซลล์เพอร์รอฟสไกต์นั้นง่ายกว่า โดยใช้วิธีการง่ายๆ เช่น การเคลือบแบบหมุน ซึ่งจะช่วยลดต้นทุนและพลังงานที่จำเป็นลง

• อย่างไรก็ตามพวกเขามีปัญหาเรื่องความมั่นคง ความชื้นและแสงสามารถทำลายพวกมันได้ ทำให้อายุการใช้งานสั้นลง

• มีความกังวลเกี่ยวกับสิ่งแวดล้อมเนื่องจากวัสดุเพอร์รอฟสไกต์มีสารตะกั่ว นักวิทยาศาสตร์กำลังพยายามหาทางเลือกที่ปลอดภัยยิ่งขึ้น

• ความต้องการเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดเพอรอฟสไกต์คาดว่าจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก นี่เป็นเพราะเทคโนโลยีที่ดีขึ้นและวิธีการปรับปรุงให้ดีขึ้น

• การผสมเพอร์รอฟสไกต์กับซิลิคอนในเซลล์เรียงกันจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพ สิ่งนี้ทำให้พวกเขาเป็นตัวเลือกที่ยอดเยี่ยมสำหรับโซลูชั่นพลังงานสะอาดในอนาคต

ข้อดีของเซลล์แสงอาทิตย์เพอรอฟสกี้

ประสิทธิภาพสูง

สเปกตรัมการดูดกลืนแสงที่กว้าง

เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดเพอรอฟสกี้มีความพิเศษเนื่องจากดูดซับแสงได้หลายประเภท ซึ่งหมายความว่าสามารถจับแสงแดดได้มากกว่าเซลล์ซิลิคอนทั่วไป ทำงานได้ดีแม้ในวันที่มีเมฆมากหรือในตอนเช้า ทำให้เป็นตัวเลือกที่ดีสำหรับสถานที่ที่มีแสงแดดน้อย

ประสิทธิภาพทำลายสถิติในห้องปฏิบัติการ

นักวิทยาศาสตร์ได้แสดงให้เห็นว่าเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดเพอรอฟสไกต์มีประสิทธิภาพเพียงใด เมื่อเวลาผ่านไป ผลงานของพวกเขาดีขึ้นมาก ตัวอย่างเช่น:

ปี	ประสิทธิภาพ (%)	สถาบัน/เทคโนโลยี
2011	14	NREL
2022	25.7	NREL
2022	31.25	เซลล์ PS/Si

ผลลัพธ์เหล่านี้แสดงให้เห็นว่าเซลล์เพอร์รอฟสไกต์ดีกว่าเซลล์ซิลิคอน เซลล์แสงอาทิตย์ในอนาคตน่าจะทำงานได้ดียิ่งขึ้นไปอีก

ความคุ้มทุน

วัสดุที่เหมาะสมและวิธีการผลิต

เซลล์แสงอาทิตย์ Perovskite มีราคาถูกกว่าการผลิต วัสดุของพวกเขาหาง่ายและราคาถูกกว่า พวกเขายังต้องการความร้อนต่ำในการผลิตที่อุณหภูมิต่ำกว่า 150°C เซลล์ซิลิคอนต้องการอุณหภูมิมากกว่า 1,000°C ซึ่งใช้พลังงานมากกว่า สิ่งนี้ทำให้เซลล์เพอร์รอฟสไกต์ดีต่อสิ่งแวดล้อม

ชนิดเมตริก เพอรอฟสกี้	เซลล์แสงอาทิตย์	เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดซิลิคอนทั่วไป
อัตราประสิทธิภาพ	25% - 29.2%	15% - 20%
อุณหภูมิการผลิต	< 150°ซ	> 1,000 องศาเซลเซียส
ต้นทุนวัตถุดิบ	ถูกกว่า 50-75%	ไม่มี

ศักยภาพในการขยายขนาดด้วยต้นทุนที่ต่ำ

การสร้างเซลล์เพอร์รอฟสไกต์มากขึ้นนั้นง่ายและราคาถูกลง ค่าไฟฟ้าของพวกเขาเป็นเพียง 3.5 ถึง 4.9 เซนต์ต่อกิโลวัตต์ ชั่วโมง ซึ่งเอาชนะเป้าหมาย SunShot ของสหรัฐอเมริกาที่ 6 เซนต์ต่อกิโลวัตต์ชั่วโมง นอกจากนี้ ต้นทุนโมดูลยังอยู่ที่ 0.21 ถึง 0.28 US$/W ทำให้เหมาะสำหรับโครงการพลังงานหมุนเวียนขนาดใหญ่

การออกแบบที่ยืดหยุ่นและน้ำหนักเบา

แอปพลิเคชั่นในอุปกรณ์พกพาและอุปกรณ์สวมใส่

เซลล์แสงอาทิตย์ Perovskite มีน้ำหนักเบาและโค้งงอได้ สามารถใช้เป็นพลังงานให้กับเป้สะพายหลัง สมาร์ทวอทช์ หรือเสื้อผ้าได้ รายการเหล่านี้สามารถชาร์จอุปกรณ์ในขณะที่คุณเคลื่อนย้ายได้ การผลิตแบบม้วนต่อม้วนช่วยทำให้เซลล์เหล่านี้ถูกลงและมีประสิทธิภาพ

ประเภทหลักฐาน	คำอธิบาย
ตัวอย่างการใช้งาน	เซลล์แสงอาทิตย์แบบยืดหยุ่นถูกนำมาใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบพกพาและสิ่งทอที่สวมใส่ได้
เหตุการณ์สำคัญด้านประสิทธิภาพ	ประสิทธิภาพได้รับการปรับปรุงจาก 2.62% ในปี 2556 เป็นเกือบ 18.4% ในปีที่ผ่านมา

บูรณาการเข้ากับพื้นผิวที่แปลกใหม่

เซลล์แสงอาทิตย์เหล่านี้สามารถติดตั้งบนพื้นผิวโค้งหรือพื้นผิวที่ไม่เรียบได้ เช่น สามารถไปบนหลังคารถหรือผนังอาคารได้ ซึ่งจะช่วยลดต้นทุนการติดตั้งและเพิ่มบริเวณที่สามารถใช้งานได้

แอปพลิเคชัน	คำอธิบาย
PV ที่อยู่อาศัย	เซลล์น้ำหนักเบาสามารถวางบนหลังคาได้โดยตรง ซึ่งช่วยลดต้นทุนค่าแรง
ประสิทธิภาพต้นทุน	พื้นผิวที่ยืดหยุ่นช่วยลดต้นทุนของระบบ ทำให้สามารถแข่งขันกับซิลิคอน PV ได้

เซลล์แสงอาทิตย์ของ Perovskite มีความยืดหยุ่น ราคาไม่แพง และตอบสนองความต้องการสมัยใหม่ พวกเขากำลังเปลี่ยนแปลงวิธีที่เราใช้พลังงานหมุนเวียน

ทำง่าย

วิธีง่ายๆ ในการสร้างพวกมัน

เซลล์แสงอาทิตย์ Perovskite ผลิตได้ง่ายกว่าซิลิคอน เซลล์ซิลิคอนต้องการความร้อนสูงและเครื่องจักรที่ซับซ้อน เซลล์ Perovskite ใช้ความร้อนต่ำกว่า ต่ำกว่า 150°C ซึ่งจะช่วยประหยัดพลังงานและดีต่อโลกมากขึ้น

เซลล์เหล่านี้สามารถสร้างขึ้นได้โดยใช้วิธีของเหลว เช่น การเคลือบแบบหมุน การเคลือบแบบหมุนจะกระจายเพอร์รอฟสไกต์เหลวลงบนพื้นผิว มันง่ายและใช้เงินน้อยลง อีกวิธีหนึ่งคือการสะสมของไอ ซึ่งชั้นวัสดุอย่างเรียบร้อย วิธีการง่ายๆ เหล่านี้ช่วยสร้างเซลล์ได้มากขึ้นโดยไม่มีปัญหาใหญ่ๆ

ทำให้เซลล์เหล่านี้มีการปรับปรุงตามกาลเวลา ตั้งแต่ปี 2557 ถึง 2562 ประสิทธิภาพเพิ่มขึ้นจาก 17.9% เป็น 25.2 % ระหว่างปี 2019 ถึง 2024 เพิ่มขึ้นเพียง 1.5 จุด แตะ 26.7% ประสิทธิภาพของเซลล์ที่ดีที่สุดในขณะนี้คือ 27.0% โมดูลจะมีประสิทธิภาพถึง 25% ในไม่ช้าหากการสูญเสียลดลง ใน 4-5 ปี ประสิทธิภาพการผลิต 20% และความสำเร็จในการผลิต 90% น่าจะเป็นไปได้

ใช้งานได้หลายพื้นผิว

เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดเพอรอฟสกี้สามารถผลิตได้บนพื้นผิวที่แตกต่างกัน ใช้งานได้กับแก้ว พลาสติก หรือโลหะ ทำให้มีประโยชน์สำหรับจอแบนหรือดีไซน์โค้ง เช่น สามารถติดบนผนังอาคารหรือหลังคารถได้

เซลล์เหล่านี้มีน้ำหนักเบาและพกพาได้ ลองนึกภาพแผงโซลาร์เซลล์ที่คุณสามารถม้วนขึ้นหรือพับได้ วัสดุ Perovskite ยึดติดกับพื้นผิวได้ดีโดยไม่สูญเสียพลังงาน ทำให้ง่ายต่อการใช้งานและสร้าง ผู้ผลิตสามารถเลือกพื้นผิวได้ตามความต้องการ ไม่ใช่แค่เวเฟอร์ซิลิคอน

การทำให้แผงโซลาร์เซลล์เพอร์รอฟสไกต์มีต้นทุนน้อยลง ราคาประมาณ 0.57 เหรียญสหรัฐฯ ต่อวัตต์ ซึ่งถูกกว่าอื่นๆ มากมาย ค่าไฟฟ้าอยู่ที่ 18–22 เซนต์ต่อกิโลวัตต์ชั่วโมง ทำให้เป็นทางเลือกที่ดีสำหรับโครงการพลังงานหมุนเวียน ต้นทุนที่ต่ำ ความยืดหยุ่น และการผลิตที่ง่ายดาย ทำให้พวกเขากลายเป็นผู้เปลี่ยนเกมในด้านพลังงานแสงอาทิตย์

ความท้าทายที่ต้องเผชิญกับเซลล์แสงอาทิตย์ Perovskite

ความมั่นคงและความทนทาน

ไวต่อความชื้น ความร้อน และแสง

เซลล์แสงอาทิตย์ Perovskite มีปัญหาในการรักษาเสถียรภาพเมื่อเวลาผ่านไป พวกมันจะได้รับผลกระทบจากความชื้น ความร้อน และแสงแดดได้ง่าย น้ำสามารถสลายชั้นเพอร์รอฟสไกต์ ทำลายเซลล์ได้ การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิทำให้เกิดความเครียด ทำให้เซลล์อ่อนแอลง แสงแดดอาจทำให้วัสดุเสียหาย ส่งผลให้สึกหรอเร็วขึ้น ปัญหาเหล่านี้ทำให้เซลล์มีอายุยืนยาวได้ยาก โดยเฉพาะกลางแจ้ง

วิธีที่จะทำให้มีอายุยืนยาวขึ้น

นักวิทยาศาสตร์กำลังพยายามทำให้เซลล์เหล่านี้มีความคงทนมากขึ้น พวกเขาเพิ่มวัสดุพิเศษเพื่อป้องกันความเสียหายจากน้ำ การเคลือบและการเคลือบช่วยปกป้องเซลล์จากอันตราย การเปลี่ยนวัสดุภายในเซลล์ยังทำให้เซลล์แข็งแรงขึ้นอีกด้วย ตัวอย่างเช่น การใช้โครงสร้าง 2 มิติหรือเลเยอร์อนินทรีย์จะช่วยเพิ่มความเสถียร การทดสอบบางอย่างแสดงให้เห็นว่าเซลล์เหล่านี้สามารถทำได้ ใช้งานได้นานกว่า 20,000 ชั่วโมง ในการตั้งค่าที่ควบคุม แต่ส่วนใหญ่ยังอยู่ได้ไม่นาน โดยส่วนใหญ่ใช้เวลาทำงานไม่ถึง 2,000 ชั่วโมง

ความกังวลด้านสิ่งแวดล้อม

ตะกั่วในวัสดุเพอร์รอฟสไกต์

เซลล์ Perovskite ใช้สารตะกั่วซึ่งเป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม ตะกั่วสามารถรั่วลงดินและก่อให้เกิดมลพิษ ได้ สารตะกั่วแม้แต่น้อยก็เป็นอันตรายได้ โดยเฉพาะสำหรับเด็ก การศึกษาพบว่าสารตะกั่วจากเซลล์เหล่านี้สามารถปนเปื้อนในดินได้ สิ่งนี้ทำให้จำเป็นต้องแก้ไขปัญหานี้ก่อนที่จะใช้เซลล์เหล่านี้อย่างกว้างขวาง

ค้นหาวัสดุที่ปลอดภัยยิ่งขึ้น

นักวิจัยกำลังมองหาวัสดุที่ดีกว่าและปลอดภัยกว่าเพื่อทดแทนตะกั่ว โลหะเช่นดีบุกและบิสมัทกำลังถูกทดสอบเป็นตัวเลือก วัสดุใหม่เหล่านี้มีจุดมุ่งหมายเพื่อให้เซลล์มีประสิทธิภาพแต่เป็นพิษน้อยลง กฎเกณฑ์เกี่ยวกับปริมาณสารตะกั่วที่สามารถใช้ได้ก็เข้มงวดมากขึ้นเช่นกัน การใช้โลหะที่ปลอดภัยยิ่งขึ้นทำให้เซลล์แสงอาทิตย์เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากขึ้น

ความสามารถในการปรับขนาดและการพาณิชย์

คงประสิทธิภาพในการผลิตขนาดใหญ่

การสร้างเซลล์เพอร์รอฟสไกต์ในปริมาณมากไม่ใช่เรื่องง่าย ยากที่จะรักษาคุณภาพและประสิทธิภาพไว้เท่าเดิมเมื่อผลิตจำนวนมาก ความแตกต่างของวัสดุอาจทำให้ประสิทธิภาพลดลงและเพิ่มต้นทุนได้ ปัญหาเกี่ยวกับการออกแบบ เช่น อิเล็กโทรดที่ไม่ดี ก็สามารถทำให้เกิดความล้มเหลวได้เช่นกัน ปัญหาเหล่านี้ทำให้ยากต่อการจับคู่ผลลัพธ์ของห้องปฏิบัติการในโครงการขนาดใหญ่

ความท้าทายในการขายและใช้งาน

การขายเซลล์เพอร์รอฟสไกต์ยังคงเป็นแนวคิดใหม่ ปัญหาด้านความมั่นคง เช่น ความเสียหายอย่างรวดเร็วจากแสงแดด ถือเป็นปัญหาใหญ่ กฎในการสร้างและการใช้เซลล์เหล่านี้ยังไม่ชัดเจน สารตะกั่วในเซลล์ยังต้องมีการจัดการและกำจัดอย่างระมัดระวัง แม้จะมีปัญหาเหล่านี้ บริษัทและนักวิจัยก็ทำงานร่วมกัน พวกเขากำลังค้นหาวิธีที่จะทำให้การผลิตง่ายขึ้นและเพิ่มการยอมรับ

กระบวนการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์เพอรอฟสกี้

การเตรียมวัสดุ

การทำสารประกอบเพอร์รอฟสไกต์

ในการสร้างเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดเพอร์รอฟสกี้ คุณต้องสร้างสารประกอบเพอร์รอฟสไกต์ก่อน สิ่งเหล่านี้ทำโดยการผสมเกลือเฮไลด์กับแคตไอออนอินทรีย์หรืออนินทรีย์ การตกผลึกเป็นกุญแจสำคัญในการทำให้เซลล์ทำงานได้ดี อุณหภูมิที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการตกผลึกคือ 70 องศา เซลเซียส ซึ่งจะช่วยสร้างโครงสร้างเพอร์รอฟสไกต์ที่เหมาะสม ขนาดคริสตัลอยู่ระหว่าง 23.67 นาโนเมตรถึง 55.79 นาโนเมตร ผลึกที่ใหญ่ขึ้นช่วยให้เซลล์ดูดซับแสงได้มากขึ้น รักษาอุณหภูมิในการหลอมให้ต่ำกว่า 110 °C เพื่อหลีกเลี่ยงการเกิด PbI₂ ซึ่งจะทำให้ประสิทธิภาพลดลง นอกจากนี้ ให้จำกัดเวลาการหลอมให้ต่ำกว่า 30 นาทีเพื่อปรับปรุงคุณภาพคริสตัล

การเลือกพื้นผิวและอิเล็กโทรด

การเลือกวัสดุพิมพ์และอิเล็กโทรดที่เหมาะสมถือเป็นสิ่งสำคัญมาก แก้ว พลาสติก และโลหะเป็นตัวเลือกทั่วไปเนื่องจากเข้ากันได้ดีกับวัสดุเพอร์รอฟสไกต์ ออกไซด์นำไฟฟ้าโปร่งใส เช่น ITO หรือ FTO ถูกใช้เป็นอิเล็กโทรด สิ่งเหล่านี้ปล่อยให้แสงผ่านไปได้ในขณะที่นำไฟฟ้า วัสดุที่ดีช่วยรวบรวมและเคลื่อนย้ายประจุทำให้เซลล์แสงอาทิตย์มีประสิทธิภาพมากขึ้น

เทคนิคการประดิษฐ์

การเคลือบแบบหมุนเพื่อการผลิตที่ง่ายดาย

การเคลือบแบบหมุนเป็นวิธียอดนิยมในการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดเพอรอฟสไกต์ ในวิธีนี้ สารละลายของเหลวที่มีเพอร์รอฟสไกต์จะถูกกระจายบนพื้นผิวที่หมุนอยู่ การปั่นจะทำให้ของเหลวกระจายเป็นชั้นบางๆ สม่ำเสมอกัน วิธีนี้ง่ายและราคาถูก เหมาะสำหรับสร้างเซลล์จำนวนมาก แต่ปัญหาเช่นรูเล็กๆ และการตกผลึกช้าอาจส่งผลต่อคุณภาพได้ การสะสมตามลำดับช่วยให้ควบคุมได้ดีขึ้น แต่อาจทำให้พื้นผิวไม่เรียบ

การสะสมไอเพื่อความแม่นยำยิ่งขึ้น

วิธีการสะสมไอ เช่น TVD และ CVD ให้การควบคุมที่แม่นยำยิ่งขึ้น TVD สร้างพื้นผิวเรียบด้วยคริสตัลขนาดใหญ่ เพิ่มประสิทธิภาพ CVD มีความน่าเชื่อถือและทำงานได้ดีสำหรับการผลิตขนาดใหญ่ วิธีการเหล่านี้ทำให้ฟิล์มมีคุณภาพสูง เหมาะสำหรับการใช้งานเซลล์แสงอาทิตย์ขั้นสูง

วิธีการผลิต	ประโยชน์ของ	ปัญหา
การสะสมขั้นตอนเดียว (OSD)	ง่ายต่อการทำ	รูเล็กๆ ตกผลึกช้าลง
การสะสมตามลำดับ (SDM)	ควบคุมคุณภาพฟิล์มได้ดีขึ้น	เม็ดไม่เรียบ พื้นผิวขรุขระ
การสะสมไอความร้อน	พื้นผิวเรียบ ผลึกขนาดใหญ่	ไม่มี
การสะสมไอสารเคมี	เชื่อถือได้สำหรับการผลิตขนาดใหญ่	ไม่มี

การแก้ปัญหาการผลิต

รักษาคุณภาพในการผลิตขนาดใหญ่

การสร้างเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดเพอรอฟสกี้จำนวนมากต้องอาศัยคุณภาพที่สม่ำเสมอ ความแตกต่างของชั้นวัสดุอาจทำให้ประสิทธิภาพลดลง การใช้วิธีการสะสมไอสามารถช่วยให้ชั้นต่างๆ สม่ำเสมอกันได้ เครื่องมือขั้นสูงสามารถตรวจสอบความหนาและคุณภาพของฟิล์มในระหว่างการผลิต

แก้ไขข้อบกพร่องและเพิ่มอัตราความสำเร็จ

ข้อบกพร่อง เช่น รูเล็กๆ และคริสตัลที่ไม่สม่ำเสมออาจทำให้ประสิทธิภาพลดลงได้ เพื่อแก้ไขปัญหานี้ ให้ปรับปรุงกระบวนการผลิต ควบคุมอุณหภูมิการตกผลึกและขั้นตอนการหลอมเพื่อลดข้อบกพร่อง ใช้วัสดุคุณภาพสูงในแต่ละชั้นเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ดีขึ้น การแก้ปัญหาเหล่านี้ช่วยสร้างเซลล์แสงอาทิตย์ที่เชื่อถือได้และมีประสิทธิภาพมากขึ้น

รายละเอียด	ปัจจัย
อุปกรณ์ที่ผ่านการรับรอง	ข้อมูลเกี่ยวกับเซลล์แสงอาทิตย์เพอร์รอฟสไกต์ที่ใช้ Pb ที่ผ่านการรับรอง
ตัวชี้วัดประสิทธิภาพ	ข้อมูลประสิทธิภาพและประสิทธิภาพจากการศึกษาต่างๆ
กระบวนการผลิต	กระบวนการและวัสดุส่งผลต่อประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์อย่างไร
วัสดุที่ใช้	ศึกษาวัสดุในแต่ละชั้นและผลกระทบ
สถาปัตยกรรมอุปกรณ์	การออกแบบอุปกรณ์ส่งผลต่อประสิทธิภาพอย่างไร
การสะสมของ Perovskite	ทบทวนวิธีการสะสมและผลกระทบต่อคุณภาพเซลล์แสงอาทิตย์

อนาคตในอนาคตของเซลล์แสงอาทิตย์ Perovskite

แนวคิดการวิจัยใหม่

ทำให้พวกเขาแข็งแกร่งขึ้นและดีขึ้น

นักวิทยาศาสตร์กำลังทำงานเพื่อปรับปรุงเซลล์แสงอาทิตย์เพอร์รอฟสไกต์ พวกเขามุ่งเน้นไปที่การทำให้ใช้งานได้นานขึ้นและทำงานได้ดีขึ้น วัสดุและการออกแบบใหม่ช่วยแก้ปัญหาเหล่านี้ ตัวอย่างเช่น, โครงสร้าง 2D/3D สองชั้น ทำให้เซลล์แข็งแรงขึ้น สารเคลือบพิเศษ เช่น อิตเทอร์เบียมออกไซด์ยังช่วยเพิ่มเสถียรภาพและการใช้พลังงานอีกด้วย

แนวคิดเหล่านี้ไม่ได้อยู่แค่ในห้องทดลองเท่านั้น การทดสอบแสดงให้เห็นถึงความก้าวหน้าอย่างแท้จริง ตัวอย่าง:

การศึกษา	ผล
Xiong, Y. และคณะ	ประสิทธิภาพที่ดีขึ้นโดยการผสมเพอร์รอฟสไกต์กับ Cu(In,Ga)Se2
Tang, H. และคณะ	ปรับปรุงความทนทานโดยใช้ชั้นขนส่งที่ประกอบเอง
Azmi, R. และคณะ	เซลล์แข็งแรงขึ้นด้วยโครงสร้าง 2D/3D สองชั้น

การปรับปรุงเหล่านี้ทำให้เราเข้าใกล้การใช้เซลล์เหล่านี้มากขึ้นทุกที่

ค้นหาวัสดุที่ปลอดภัยกว่าโดยไม่มีสารตะกั่ว

สารตะกั่วในเซลล์เพอร์รอฟสไกต์เป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม นักวิทยาศาสตร์กำลังทดสอบโลหะที่ปลอดภัยกว่า เช่น ดีบุกและบิสมัท วัสดุเหล่านี้มีจุดมุ่งหมายเพื่อให้เซลล์มีประสิทธิภาพแต่เป็นพิษน้อยลง การเปลี่ยนสารตะกั่วจะทำให้เทคโนโลยีนี้เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและปลอดภัยยิ่งขึ้นสำหรับทุกคน

โอกาสทางธุรกิจ

การทำงานเป็นทีมระหว่างโรงเรียนและบริษัท

มหาวิทยาลัยและบริษัทต่างๆ กำลังทำงานร่วมกันเพื่อสร้างเซลล์เพอร์รอฟสไกต์ โรงเรียนทำการวิจัย และบริษัทต่างๆ ก็เป็นผู้สร้างผลิตภัณฑ์ การทำงานเป็นทีมนี้ช่วยให้แนวคิดใหม่ๆ เข้าถึงตลาดได้เร็วขึ้น

บริษัทใหม่ๆ เข้ามาในวงการ

สตาร์ทอัพกำลังช่วยให้เทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย์ของเพอรอฟสไกต์เติบโต บริษัทอย่าง Oxford PV และ Caelux กำลังสร้างสายการผลิต ตัวอย่างเช่น:

• Oxford PV กำลังสร้างสายการผลิตขนาด 100 เมกะวัตต์

• Qcells ใช้ไป 100 ล้านเหรียญสหรัฐในโครงการนำร่อง.

• First Solar ซื้อ Evolar AB ในราคา 32 ล้านดอลลาร์เพื่อปรับปรุงเทคโนโลยี

การลงทุนเหล่านี้แสดงให้เห็นถึงความไว้วางใจในเซลล์เพอร์รอฟสไกต์ คาดว่าตลาดจะเติบโตจาก 181.4 ล้านดอลลาร์ในปี 2567 เป็น 6,561.01 ล้านดอลลาร์ภายในปี 2575 การเติบโตอย่างรวดเร็วนี้แสดงให้เห็นว่าเทคโนโลยีนี้มีความสำคัญเพียงใด

ผสมผสานกับเทคโนโลยีใหม่ๆ

การรวมเพอร์รอฟสไกต์และซิลิกอน

การผสมเพอร์รอฟสไกต์กับซิลิคอนจะทำให้เกิดเซลล์แสงอาทิตย์แบบเรียงกัน เซลล์เหล่านี้มีประสิทธิภาพมากกว่าการใช้วัสดุเพียงชนิดเดียว พวกมันจับแสงอาทิตย์ได้มากขึ้นและผลิตพลังงานได้มากขึ้น การออกแบบล่าสุดมีประสิทธิภาพมากกว่า 31% ทำให้เป็นก้าวสำคัญสำหรับพลังงานสะอาด

ใช้ในอุปกรณ์อัจฉริยะ

เซลล์ Perovskite ยังใช้ในอุปกรณ์อัจฉริยะและที่เก็บพลังงานอีกด้วย มีน้ำหนักเบาและยืดหยุ่น เหมาะสำหรับอุปกรณ์สวมใส่และอุปกรณ์พกพา ระบบไฮบริดพร้อมการเคลือบอัจฉริยะและวัสดุพิเศษช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพ ตัวอย่างเช่น:

ของคุณลักษณะ	ประโยชน์
ดูดซับแสงได้ดีขึ้น	การเคลือบอัจฉริยะจับแสงแดดได้มากขึ้น
ความเสียหายจากความร้อนลดลง	วัสดุพิเศษลดปัญหาเรื่องความร้อน
ผลผลิตพลังงานที่สูงขึ้น	ผลิตพลังงานได้มากกว่าแผงโซลาร์เซลล์ทั่วไป

การใช้งานเหล่านี้แสดงให้เห็นว่าเซลล์เพอร์รอฟสไกต์สามารถเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์และเทคโนโลยีอัจฉริยะได้อย่างไร

การเปรียบเทียบเซลล์แสงอาทิตย์เพอรอฟสกี้กับเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดซิลิคอน

ประสิทธิภาพและต้นทุน

เหตุใด perovskite จึงทำงานได้ดีในห้องทดลอง

เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดเพอรอฟสกี้มีประสิทธิภาพมากในการทดสอบในห้องปฏิบัติการ ของพวกเขา โครงสร้างคริสตัลพิเศษ ช่วยให้ประจุเคลื่อนที่ได้รวดเร็ว สิ่งนี้ทำให้พวกเขาสามารถเข้าถึงได้ มากกว่า 25% ประสิทธิภาพ เซลล์เพอร์รอฟสไกต์-ซิลิคอนตีคู่กัน ประสิทธิภาพ 28.6 % แผงซิลิกอนปกติมักจะมีตั้งแต่ 16% ถึง 22%

วัสดุ Perovskite สามารถปรับเปลี่ยนได้เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพ นักวิทยาศาสตร์สามารถเปลี่ยนวิธีการดูดซับแสงและนำไฟฟ้าได้ ทำให้สามารถจับแสงแดดได้ดีขึ้น แม้ในสภาพแสงสลัวก็ตาม

ลดต้นทุนด้วยวัสดุเพอร์รอฟสไกต์

เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดเพอรอฟสกี้ (Perovskite) คือ ราคาถูกกว่าการผลิตซิลิ โคน พวกเขาใช้วัสดุทั่วไปและวิธีการพิมพ์ที่เรียบง่าย ต่างจากซิลิคอนตรงที่พวกเขาไม่ต้องการความร้อนสูงในการผลิต ซึ่งจะช่วยประหยัดพลังงานและลดต้นทุน

วิธีการที่ใช้ของเหลวทำให้ง่ายต่อการผลิตเซลล์เพอร์รอฟสไกต์จำนวนมาก วิธีการเหล่านี้ช่วยรักษาต้นทุนให้ต่ำในขณะที่ยังคงประสิทธิภาพที่ดีไว้ ทำให้เทคโนโลยีเปอร์รอฟสไกต์เป็นตัวเลือกที่ยอดเยี่ยมสำหรับพลังงานสะอาดราคาย่อมเยา

ความทนทานและอายุยืนยาว

ซิลิคอนมีอายุการใช้งานนานกว่าเพอรอฟสไกต์

แผงซิลิคอนมีความน่าเชื่อถือและมีอายุการใช้งานยาวนานกว่า 25 ปี พวกเขาสูญเสียประสิทธิภาพเพียงเล็กน้อยเมื่อเวลาผ่านไป อย่างไรก็ตามเซลล์ Perovskite จะอยู่ได้ไม่นานนัก การทดสอบแสดงให้เห็นว่าประสิทธิภาพสามารถลดลงถึง 80% ภายใน 1-2 ปี ปัญหาเช่นน้ำ ความร้อน และแสงแดดทำให้สิ่งนี้ลดลง

เซลล์แสงอาทิตย์แบบ Tandem มีการปรับปรุงความทนทาน มีการเก็บรักษาอุปกรณ์ perovskite/silicon บางส่วนไว้ ประสิทธิภาพ 90% หลังจาก 1,000 ชั่วโมง ที่ 80°C นี่แสดงให้เห็นถึงความก้าวหน้าในการทำให้พวกเขามีเสถียรภาพมากขึ้น

ทำให้เซลล์เพอร์รอฟสไกต์มีอายุการใช้งานยาวนานขึ้น

นักวิทยาศาสตร์กำลังทำงานเพื่อทำให้เซลล์เปอร์รอฟสไกต์แข็งแรงขึ้น การออกแบบสองชั้นและการเคลือบป้องกันช่วยเพิ่มความทนทาน เซลล์เรียงตามกันบางเซลล์สามารถรักษาประสิทธิภาพไว้ได้ 80% หลังจากได้รับแสงเป็นเวลา 1,008 ชั่วโมง การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้สามารถช่วยให้เซลล์ perovskite มีอายุ 15 ปีขึ้นไป

การแก้ไขปัญหาเหล่านี้อาจทำให้เซลล์เพอร์รอฟสไกต์เป็นทางเลือกระยะยาวสำหรับพลังงานสะอาด

พลวัตของตลาด

ซิลิคอนเป็นผู้นำตลาด

แผงซิลิคอนเป็นตัวเลือกยอดนิยมสำหรับพลังงานแสงอาทิตย์ มีความน่าเชื่อถือ มีจำหน่ายทั่วไป และผลิตง่าย ปัจจุบันระบบสุริยะส่วนใหญ่ใช้เทคโนโลยีซิลิคอน

แต่ซิลิคอนก็มีขีดจำกัด มันทำงานได้ไม่ดีนักในแสงสลัวและต้องใช้พลังงานมากในการสร้าง ปัญหาเหล่านี้ทำให้เซลล์เพอร์รอฟสไกต์มีโอกาสเติบโตในตลาด

ศักยภาพทางการตลาดที่กำลังเติบโตของ Perovskite

เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดเพอรอฟสกี้ (Perovskite) กำลังได้รับความนิยมมากขึ้น ผู้เชี่ยวชาญคาดการณ์ว่าตลาดจะเติบโตจาก 295.8 ล้านดอลลาร์ในปี 2568 เป็น 6,958.2 ล้านดอลลาร์ภายในปี 2575 ซึ่งแสดงอัตราการเติบโตต่อปีที่ 57%

เซลล์ Perovskite มีประสิทธิภาพมากกว่าและถูกกว่าในการผลิตมากกว่าเซลล์ซิลิคอน นอกจากนี้ยังสามารถใช้ร่วมกับซิลิคอนในเซลล์เรียงกัน ในขณะที่นักวิทยาศาสตร์แก้ปัญหาด้านความทนทานและการผลิต เซลล์เพอร์รอฟสไกต์อาจเปลี่ยนแปลงอนาคตของพลังงานแสงอาทิตย์ได้

เซลล์แสงอาทิตย์ Perovskite มีประสิทธิภาพ ราคาไม่แพง และยืดหยุ่น พวกเขาสามารถแทนที่แผงซิลิคอนแบบเดิมได้ แต่พวกเขาต้องเผชิญกับปัญหาเช่นอายุสั้นและความเสี่ยงด้านสิ่งแวดล้อม นักวิทยาศาสตร์กำลังค้นหาวิธีแก้ไขปัญหาเหล่านี้ วิธีการผลิตที่ดีขึ้นและการทำงานเป็นทีมในสาขาต่างๆ ช่วยให้การผลิตขนาดใหญ่เป็นไปได้ การใช้ AI และการลงทุนอันชาญฉลาดสามารถเร่งการใช้พลังงานหมุนเวียนได้ เทคโนโลยีนี้อาจลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนและทำให้พลังงานมีความเป็นธรรมมากขึ้นทั่วโลก กับ การค้นพบใหม่ๆ และการเติบโตของธุรกิจ เซลล์แสงอาทิตย์เพอร์รอฟสไกต์อาจเปลี่ยนการเข้าถึงพลังงาน และช่วยต่อสู้กับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ ภายในปี 2593.

คำถามที่พบบ่อย

เซลล์แสงอาทิตย์เพอร์รอฟสไกต์คืออะไร?

เซลล์แสงอาทิตย์เพอรอฟสกี้ใช้วัสดุพิเศษในการเปลี่ยนแสงอาทิตย์ให้เป็นพลังงาน มีประสิทธิภาพ น้ำหนักเบา และโค้งงอได้ ทำให้เป็นตัวเลือกที่ดีแทนแผงซิลิคอนทั่วไป

เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดเพอรอฟสไกต์ แตกต่างจากเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดซิลิคอนอย่างไร

เซลล์เพอร์รอฟสไกต์มีราคาถูกกว่า โค้งงอได้ง่าย และดูดซับแสงได้มากขึ้น เซลล์ซิลิคอนมีอายุการใช้งานยาวนานและทนทานยิ่งขึ้น การผสมทั้งสองประเภทในเซลล์ตีคู่จะรวมคุณสมบัติที่ดีที่สุดเข้าด้วยกัน

เซลล์แสงอาทิตย์เพอร์รอฟสไกต์ปลอดภัยต่อสิ่งแวดล้อมหรือไม่?

เซลล์เปอร์รอฟสไกต์ส่วนใหญ่มีสารตะกั่ว ซึ่งอาจเป็นอันตรายต่อธรรมชาติได้ นักวิทยาศาสตร์กำลังพัฒนาเวอร์ชันไร้สารตะกั่วเพื่อให้ปลอดภัยและดียิ่งขึ้นสำหรับโลก

เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดเพอรอฟสไกต์สามารถใช้ในบ้านได้หรือไม่?

ใช่ บ้านสามารถใช้เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดเพอรอฟสไกต์ได้ มีน้ำหนักเบาและยืดหยุ่น จึงพอดีกับหลังคา ผนัง หรือหน้าต่าง แต่ต้องมีอายุการใช้งานยาวนานขึ้นสำหรับการใช้งานในชีวิตประจำวัน

เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดเพอรอฟสไกต์มีประสิทธิภาพเพียงใด?

ในห้องปฏิบัติการ เซลล์เพอร์รอฟสไกต์มีประสิทธิภาพมากกว่า 25% เซลล์ที่เรียงตามกันที่มีเพอร์รอฟสไกต์และซิลิคอนสามารถมีปริมาณได้มากกว่า 31% ทำให้พวกมันมีพลังมาก

เซลล์แสงอาทิตย์เพอรอฟสไกต์เผชิญกับความท้าทายอะไรบ้าง

พวกเขามีปัญหาเช่นการพังทลายอย่างรวดเร็ว มลพิษจากสารตะกั่ว และการผลิตที่ขยายขนาดได้ยาก นักวิทยาศาสตร์กำลังค้นหาวิธีแก้ไขปัญหาเหล่านี้

เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดเพอรอฟสไกต์มีวางจำหน่ายทั่วไปหรือไม่

ใช่ บางบริษัทจำหน่ายเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดเพอรอฟสไกต์แล้ว แต่จำเป็นต้องแก้ปัญหาความทนทานและสิ่งแวดล้อมเพื่อการใช้งานที่กว้างขึ้น

อนาคตของเซลล์แสงอาทิตย์เพอร์รอฟสไกต์จะเป็นอย่างไร?

อนาคตดูสดใส. การวิจัยกำลังปรับปรุงประสิทธิภาพ ความแข็งแกร่ง และความปลอดภัย ในไม่ช้าพวกเขาสามารถลดต้นทุนและขยายการใช้พลังงานแสงอาทิตย์ได้ทุกที่