fbpx
Friday, July 3Modern Manufacturing

Electrode จากกราฟีนโปร่งแสงอาจนำไปสู่เซลล์แสงอาทิตย์ยุคใหม่

กรรมวิธีการผลิตแบบใหม่ทำให้อุปกรณ์พลังงานแสดงอาทิตย์และหน้าจอสำหรับแสดงผลยุคใหม่นั้นมีน้ำหนักเบาและมีความยืดหยุ่นมากขึ้น

Electrode Graphene เซลล์แสงอาทิตย์

กรรมวิธีในการผลิตแผ่นกราฟีนขนาดใหญ่ที่บางระดับอะตอมและยังมีคุณภาพสูงอาจนำไปสู่แผงเซลล์พลังงานแสดงอาทิตย์ที่มีน้ำหนักเบาและมีความยืดหยุ่นเป็นพิเศษ รวมถึงอุปกรณ์ที่ปลดปล่อยแสงรุ่นใหม่และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีลักษณะเป็นแผ่นฟิล์มบางชนิดอื่น ๆ อีกด้วย

กระบวนการผลิตแบบใหม่ที่ถูกพัฒนาโดย MIT นั้นสามารถดัดแปลงขยายการใช้งานได้อย่างง่ายดายสำหรับการผลิตในโรงงานอุตสาหกรรม ซึ่งจะเกี่ยวข้องกับวัสดุที่ถูกนำมาเป็น Buffer ระหว่างชั้นวัสดุซึ่งเป็นกุญแจสำคัญของความสำเร็จ โดยเจ้า Buffer ที่ทำหน้าที่กั้นนั้นจะอนุญาตให้แผ่นกราฟีนขนาดบางพิเศษ (บางกว่าระดับนาโนเมตร) ยกตัวขึ้นจากพื้นผิวได้อย่างง่ายทำให้สามารถผลิตได้อย่างรวดเร็ว









เหล่านักวิจัยมีความพยายามในการทำให้ Electrode ใส มีความบางและมีพื้นที่ขนาดใหญ่ภายใต้สภาพแวดล้อมอากาศแบบเปิด ซึ่งเป็นเป้าหมายหลักในการพัฒนาฟิล์มอิเล็กทรอนิกส์ตลอดระยะเวลาหลายปีที่ผ่านมา เพื่อพัฒนาการใช้งานอุปกรณ์กลุ่ม Optoelectronic ซึ่งเป็นทั้งอุปกรณ์ที่ปล่อยแสงได้ เช่น หน้าจอคอมพิวเตอร์หรือสมาร์ทโฟน และอุปกรณ์ที่สามารถเก็บเกี่ยวแสงได้ เช่น เซลล์แสงอาทิตย์ ซึ่งมาตรฐานในปัจจุบันนั้นเป็นการใช้ Indium Tin Oxide (ITO) ซึ่งเป็นวัตถุดิบที่ยึดโยงกับสารเคมีที่หายากและมีราคาแพง

หลายคณะวิจัยหาวิธีในการทดแทน ITO โดยพุ่งประเด็นไปยังวัตถุดิบกลุ่มอินทรีย์และอนินทรีย์ สำหรับกราฟีนนั้นถือเป็นรูปแบบของคาร์บอนบริสุทธิ์ที่อะตอมเรียงตัวเป็นรูปหกเหลี่ยม (Flat Hexagonal Array) มีคุณสมบัติทางด้านไฟฟ้าและวิศวกรรมอย่างดี ในขณะที่มีความบางและมีกายภาพที่ยืดหยุ่น ทั้งยังผลิตจากวัตถุดิบที่มีราคาไม่แพงอีกด้วย นอกจากนี้ยังสามารถขยายขนาดเป็นแผ่นใหญ่ได้ด้วยกระบวนการ Chemical Vapor Deposition (CVD) ด้วยการใช้ทองแดงเป็นชั้นอนุภาค (Seed Layer) ส่วนที่ยากที่สุด คือ การค้นคว้าวิธีปลดปล่อย CVD ที่เป็นกราฟีนซึ่งขยายตัวแล้วจากสารตั้งต้นอย่างทองแดง

กระบวนการปลดปล่อยนี้เรียกว่า Graphene Transfer Process หรือกระบวนการแลกเปลี่ยนกราฟีนซึ่งจะแสดงออกมาในรูปของรอยแตกรอยชำรุดต่าง ๆ บนแผ่นทำให้เกิดการก่อกวนความต่อเนื่องของวัสดุและลดทอนคุณสมบัติในการเหนี่ยวนำไฟฟ้า

แต่ด้วยเทคโนโลยีใหม่ทำให้สามารถผลิตแผ่นกราฟีนขนาดใหญ่และสามารถนำไปใช้กับพื้นผิวแบบใดก็ได้ที่ต้องการ โดยการนำไปใช้โดยไม่ส่งผลกระทบต่อคุณสมบัติทางไฟฟ้าและวิศวกรรม เทคโนโลยีดังกล่าว คือ Buffer Layer ที่ผลิตจากวัตถุดิบโพลีเมอร์ที่เรียกว่า Parylene ซึ่งมีความสอดคล้องกันกับแผ่นกราฟีนในระดับอะตอม ซึ่งวัสดุตัวนี้ถูกสร้างจาก CVD เช่นเดียวกับกราฟีนทำให้สะดวกต่อการผลิตและการขยายต่อยอดในอนาคต

ที่มา:
Mit.edu

Thos
"I can't understand why people are frightened of new ideas. I'm frightened of the old ones"
John Milton Cage Jr.