นักวิจัยจาก Hefei Institutes of Physical Science แห่งสถาบันวิทยาศาสตร์จีน ได้พัฒนากระบวนวิธีการสำหรับการปรับแต่ง Titanium Dioxide Nanorod Arrays (TiO₂-NA) ด้วยช่องว่างพื้นที่ที่ควบคุมได้โดยไม่ต้องเปลี่ยนขนาดของก้านและได้สาธิตการใช้งานในเซลล์พลังงานแสงอาทิตย์คุณภาพสูง
ผลึก TiO₂ Nanorods แบบเดี่ยวนั้นมีความยอดเยี่ยมในการเก็บเกี่ยวแสงและจัดการกับประจุ ทำให้เป็นวัตถุดิบในฝันของแผงพลังงานแสงอาทิตย์, Photocatalysts และเซนเซอร์ อย่างไรก็ตามการผลิตทั่วไปนั้นจะเกี่ยวเนื่องกับความหนาแน่นของแกน, เส้นผ่านศูนย์กลาง และระยะ หากค่าใดค่าหนึ่งถูกปรับไปแล้วล่ะก็ค่าอื่น ๆ ก็จะเปลี่ยนแปลงไปตาม ซึ่งทำให้เกิดผลกระทบต่อประสิทธิภาพอุปกรณ์
การศึกษานี้มีความพยายมในการขยายช่วงขั้นตอนของ Hydrolysis สำหรับฟิล์มที่เป็นสารตั้งต้นออกไป ทำให้เห็นได้ว่าห่วงโซ่เจล (Gel Chain) ที่ยยาวกว่านั้นประกอบกันเป็นอนุภาคนาโนของ Anatase ที่มีขนาดเล็กกว่า เมื่อฟิล์ม Anatase นั้นถูกควบคุมโดยกระบวนการ Hydrothermal Treatment อนุภาค Anatase ระดับนาโนเหล่านี้จะเปลี่ยนเป็น Rutile ที่ทำหน้าที่เป็นเมล็ดให้ Nanorod ได้เติบโต ซึ่งขั้นตอน Hydrolysis นั้นทำให้เกิดเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการควบคุมความหนาแน่นของแกนโดยไม่ต้องไปเปลี่ยนมิติของ Nanorod
ด้วยกรรมวิธีดังกล่าวทำให้นักวิจัยสามารถผลิตฟิล์ม TiO₂-NA ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางของแกนและความสูงที่สม่ำเสมอได้ แม้ว่าจำนวนของแกนในแต่ละพื้นที่ที่มีจำนวนแตกต่างกันไป เมื่อทำงานร่วมกับแผงพลังงานแสงอาทิตย์ CuInS₂ ที่มีการทำงานที่อุณหภูมิต่ำทำให้ฟิล์มเหล่านี้มีประสิทธิภาพในการแปลงพลังงานมากกว่า 10% สูงสุดที่ 10.44% ทีมวิจัยได้อธิบายว่าสิ่งที่ทำให้การเว้นระยะนั้นมีความสำคัญมากเป็นแนวทางจากโมเดล Volume-Surface-Density หรือปริมาณความหนาแน่นของพื้นผิวที่แสดงให้เห็นว่าความหนาแน่นของแกนส่งผลกระทบต่อการกักแสง การแบ่งแยกประจุ และการนำส่ง Collection ที่เกิดขึ้น
ที่มา:
Chinese Academy of Science
