คาวาซากิ ญี่ปุ่น และโอซาก้า ประเทศญี่ปุ่น–(BUSINESS WIRE)–Panasonic Corporation ประสบความสำเร็จในการสร้างโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์เพอร์รอฟสไกต์ที่สูงที่สุดในโลกโดยการพัฒนาเทคโนโลยีน้ำหนักเบาโดยใช้พื้นผิวแก้วและวิธีการเคลือบในพื้นที่ขนาดใหญ่โดยใช้การพิมพ์อิงค์เจ็ท (พื้นที่รูรับแสง 802 ซม. 2: ยาว 30 ซม. x กว้าง 30 ซม. x หนา 2 มม.) ประสิทธิภาพการแปลงพลังงาน (16.09%)สิ่งนี้บรรลุผลสำเร็จโดยเป็นส่วนหนึ่งของโครงการโดยองค์การพัฒนาเทคโนโลยีอุตสาหกรรมพลังงานใหม่ของญี่ปุ่น (NEDO) ซึ่งกำลังทำงานเพื่อ "พัฒนาเทคโนโลยีเพื่อลดต้นทุนการผลิตไฟฟ้าของการผลิตไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ประสิทธิภาพสูงและความน่าเชื่อถือสูง" เพื่อส่งเสริมการใช้อย่างแพร่หลาย การผลิตพลังงานแสงอาทิตย์สากล
ข่าวประชาสัมพันธ์นี้มีเนื้อหามัลติมีเดียสามารถอ่านข่าวประชาสัมพันธ์ฉบับเต็มได้ที่: https://www.businesswire.com/news/home/20200206006046/en/
วิธีการเคลือบแบบอิงค์เจ็ทนี้ ซึ่งสามารถครอบคลุมพื้นที่ขนาดใหญ่ ช่วยลดต้นทุนการผลิตส่วนประกอบนอกจากนี้ โมดูลพื้นที่ขนาดใหญ่ น้ำหนักเบา และประสิทธิภาพการแปลงสูงนี้สามารถผลิตพลังงานแสงอาทิตย์ได้อย่างมีประสิทธิภาพในสถานที่ เช่น ด้านหน้าอาคาร ซึ่งยากต่อการติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์แบบเดิม
นับจากนี้ไป NEDO และ Panasonic จะยังคงปรับปรุงวัสดุชั้นเพอรอฟสไกต์ต่อไปเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพสูงเทียบได้กับเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดผลึกซิลิคอน และสร้างเทคโนโลยีสำหรับการใช้งานจริงในตลาดใหม่
1. ความเป็นมา เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดผลึกซิลิคอนซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดในโลก ได้พบตลาดในภาคพลังงานแสงอาทิตย์ ที่อยู่อาศัย โรงงาน และสถานที่สาธารณะขนาดใหญ่ในญี่ปุ่นเพื่อเจาะตลาดเหล่านี้เพิ่มเติมและเข้าถึงตลาดใหม่ๆ การสร้างโมดูลแสงอาทิตย์ที่เบาและใหญ่ขึ้นถือเป็นสิ่งสำคัญ
เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดเพอรอฟสกี้*1 มีข้อได้เปรียบทางโครงสร้างเนื่องจากความหนาของแผงเซลล์แสงอาทิตย์ รวมถึงชั้นสร้างพลังงานนั้นเป็นเพียงร้อยละ 1 ของเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดผลึกซิลิคอน ดังนั้นโมดูลเพอรอฟสไกต์จึงมีน้ำหนักเบากว่าโมดูลผลึกซิลิคอนความเบาช่วยให้ติดตั้งได้หลากหลายวิธี เช่น บนด้านหน้าอาคารและหน้าต่างโดยใช้อิเล็กโทรดนำไฟฟ้าแบบโปร่งใส ซึ่งอาจนำไปสู่การใช้อาคารที่ใช้พลังงานสุทธิเป็นศูนย์ (ZEB*2) อย่างกว้างขวางนอกจากนี้ เนื่องจากแต่ละชั้นสามารถทาลงบนพื้นผิวได้โดยตรง จึงสามารถผลิตได้ถูกกว่าเมื่อเทียบกับเทคโนโลยีกระบวนการแบบเดิมนี่คือเหตุผลว่าทำไมเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดเพอรอฟสไกต์จึงดึงดูดความสนใจเช่นเดียวกับเซลล์แสงอาทิตย์รุ่นต่อไป
ในทางกลับกัน แม้ว่าเทคโนโลยี perovskite จะให้ประสิทธิภาพการแปลงพลังงานที่ 25.2%*3 ซึ่งเทียบเท่ากับเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดผลึกซิลิคอน แต่ในเซลล์ขนาดเล็ก ก็เป็นเรื่องยากที่จะกระจายวัสดุให้สม่ำเสมอทั่วทั้งพื้นที่ขนาดใหญ่ทั้งหมดผ่านเทคโนโลยีแบบดั้งเดิมดังนั้นประสิทธิภาพการแปลงพลังงานจึงมีแนวโน้มลดลง
เมื่อเทียบกับภูมิหลังนี้ NEDO กำลังดำเนินโครงการ “การพัฒนาเทคโนโลยีเพื่อลดต้นทุนการผลิตไฟฟ้าของการผลิตไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ประสิทธิภาพสูงและความน่าเชื่อถือสูง”*4 เพื่อส่งเสริมการแพร่กระจายของการผลิตพลังงานแสงอาทิตย์เพิ่มเติมในส่วนหนึ่งของโครงการนี้ พานาโซนิคได้พัฒนาเทคโนโลยีน้ำหนักเบาโดยใช้พื้นผิวแก้วและวิธีการเคลือบในพื้นที่ขนาดใหญ่โดยใช้วิธีอิงค์เจ็ต ซึ่งเกี่ยวข้องกับการผลิตและการปรับสภาพหมึกที่ใช้กับพื้นผิวสำหรับโมดูลแสงอาทิตย์เพอรอฟสไกต์ด้วยเทคโนโลยีเหล่านี้ พานาโซนิคได้รับประสิทธิภาพการแปลงพลังงานสูงที่สุดในโลกที่ 16.09%*5 สำหรับโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์เพอรอฟสไกต์ (พื้นที่รูรับแสง 802 ซม.2: ยาว 30 ซม. x กว้าง 30 ซม. x กว้าง 2 มม.)
นอกจากนี้ วิธีการเคลือบพื้นที่ขนาดใหญ่โดยใช้วิธีอิงค์เจ็ทในระหว่างกระบวนการผลิตยังช่วยลดต้นทุน และคุณลักษณะการแปลงพื้นที่ขนาดใหญ่ น้ำหนักเบา และประสิทธิภาพการแปลงสูงของโมดูลทำให้สามารถติดตั้งบนด้านหน้าอาคารและพื้นที่อื่นๆ ที่ยากต่อการติดตั้งแบบดั้งเดิม แผงเซลล์แสงอาทิตย์การผลิตพลังงานแสงอาทิตย์ประสิทธิภาพสูงในสถานที่จัดงาน
ด้วยการปรับปรุงวัสดุชั้นเพอรอฟสไกต์ พานาโซนิคตั้งเป้าที่จะบรรลุประสิทธิภาพสูงเทียบได้กับเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดผลึกซิลิคอน และสร้างเทคโนโลยีพร้อมการใช้งานจริงในตลาดใหม่
2. ผลลัพธ์ ด้วยการมุ่งเน้นไปที่วิธีการเคลือบอิงค์เจ็ทที่สามารถเคลือบวัตถุดิบได้อย่างแม่นยำและสม่ำเสมอ พานาโซนิคจึงใช้เทคโนโลยีนี้กับเซลล์แสงอาทิตย์แต่ละชั้น รวมถึงชั้นเพอร์รอฟสไกต์บนพื้นผิวแก้ว และทำให้ได้โมดูลพื้นที่ขนาดใหญ่ที่มีประสิทธิภาพสูงประสิทธิภาพการแปลงพลังงาน
[ประเด็นสำคัญของการพัฒนาเทคโนโลยี] (1) ปรับปรุงองค์ประกอบของสารตั้งต้นของเพอร์รอฟสไกต์ เหมาะสำหรับการเคลือบอิงค์เจ็ทในบรรดากลุ่มอะตอมที่ก่อตัวเป็นผลึกเพอร์รอฟสไกต์ เมทิลลามีนมีปัญหาความเสถียรทางความร้อนในระหว่างกระบวนการให้ความร้อนระหว่างการผลิตส่วนประกอบ(เมทิลลามีนจะถูกกำจัดออกจากผลึกเพอร์รอฟสไกต์ด้วยความร้อน ซึ่งจะทำลายส่วนของคริสตัล)โดยการแปลงบางส่วนของเมทิลลามีนให้เป็นไฮโดรเจนฟอร์มามิดีน ซีเซียม และรูบิเดียมด้วยเส้นผ่านศูนย์กลางอะตอมที่เหมาะสม พวกเขาพบว่าวิธีการนี้มีประสิทธิภาพในการรักษาเสถียรภาพของผลึก และช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการแปลงพลังงาน
(2) การควบคุมความเข้มข้น ปริมาณการเคลือบ และความเร็วการเคลือบของหมึกเพอร์รอฟสไกต์ ในกระบวนการสร้างฟิล์มโดยใช้วิธีการเคลือบอิงค์เจ็ท การเคลือบลวดลายมีความยืดหยุ่น ในขณะที่การสร้างลวดลายจุดของวัสดุและพื้นผิวของแต่ละชั้น ความสม่ำเสมอของคริสตัลเป็นสิ่งสำคัญเพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดเหล่านี้ โดยการปรับความเข้มข้นของหมึกเพอร์รอฟสไกต์เป็นเนื้อหาบางส่วน และโดยการควบคุมปริมาณการเคลือบและความเร็วอย่างแม่นยำในระหว่างกระบวนการพิมพ์ ทำให้หมึกเหล่านี้ได้รับประสิทธิภาพการแปลงพลังงานสูงสำหรับส่วนประกอบที่มีพื้นที่ขนาดใหญ่
ด้วยการเพิ่มประสิทธิภาพเทคโนโลยีเหล่านี้โดยใช้กระบวนการเคลือบระหว่างการก่อตัวของแต่ละชั้น พานาโซนิคประสบความสำเร็จในการเพิ่มการเติบโตของคริสตัลและปรับปรุงความหนาและความสม่ำเสมอของชั้นคริสตัลเป็นผลให้พวกเขาบรรลุประสิทธิภาพการแปลงพลังงานที่ 16.09% และเข้าใกล้การใช้งานจริงอีกขั้นหนึ่ง
3. การวางแผนหลังเหตุการณ์ ด้วยการบรรลุต้นทุนกระบวนการที่ลดลงและน้ำหนักที่เบาลงของโมดูล perovskite ในพื้นที่ขนาดใหญ่ NEDO และ Panasonic จะวางแผนที่จะเปิดตลาดใหม่ที่ไม่เคยมีการติดตั้งและใช้งานเซลล์แสงอาทิตย์มาก่อนจากการพัฒนาวัสดุต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดเพอรอฟสกี้ NEDO และ Panasonic ตั้งเป้าที่จะบรรลุประสิทธิภาพที่สูงเทียบเท่ากับเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดผลึกซิลิคอน และเพิ่มความพยายามในการลดต้นทุนการผลิตลงเหลือ 15 เยน/วัตต์
ผลลัพธ์ถูกนำเสนอในการประชุมนานาชาติเอเชียแปซิฟิกเรื่อง Perovskites, เซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์ และออปโตอิเล็กทรอนิกส์ (IPEROP20) ที่ศูนย์การประชุมนานาชาติ TsukubaURL: https://www.nanoge.org/IPEROP20/program/program
[หมายเหตุ]*1 เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดเพอรอฟสกี้ เซลล์แสงอาทิตย์ที่มีชั้นดูดซับแสงประกอบด้วยผลึกเพอรอฟสกี้*2 อาคาร Net Zero Energy (ZEB) ZEB (อาคาร Net Zero Energy) เป็นอาคารที่ไม่ใช่ที่พักอาศัยซึ่งรักษาคุณภาพสิ่งแวดล้อมภายในอาคาร และบรรลุการอนุรักษ์พลังงานและพลังงานทดแทนโดยการติดตั้งการควบคุมภาระพลังงานและระบบที่มีประสิทธิภาพ ในท้ายที่สุด จุดมุ่งหมายคือการนำ สมดุลฐานพลังงานประจำปีเป็นศูนย์*3 ประสิทธิภาพการแปลงพลังงาน 25.2% สถาบันวิจัยเทคโนโลยีเคมีแห่งเกาหลี (KRICT) และสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ (MIT) ร่วมกันประกาศประสิทธิภาพการแปลงพลังงานสถิติโลกสำหรับแบตเตอรี่พื้นที่ขนาดเล็กBest Research Cell Performance (ปรับปรุง 11-05-2019) – NREL*4 การพัฒนาเทคโนโลยีเพื่อลดต้นทุนการผลิตไฟฟ้าจากการผลิตไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ประสิทธิภาพสูงและความน่าเชื่อถือสูง – ชื่อโครงการ: การลดต้นทุนการผลิตไฟฟ้าจากประสิทธิภาพสูง , การพัฒนาเทคโนโลยีการผลิตไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ความน่าเชื่อถือสูง / การวิจัยนวัตกรรมเกี่ยวกับเซลล์แสงอาทิตย์ที่มีโครงสร้างใหม่ / การผลิตและการวิจัยนวัตกรรมต้นทุนต่ำ – ระยะเวลาโครงการ: 2558-2562 (รายปี) – อ้างอิง: ข่าวประชาสัมพันธ์ที่ออกโดย NEDO วันที่ 18 มิถุนายน 2561 “การ เซลล์แสงอาทิตย์ที่ใหญ่ที่สุดในโลกโดยใช้โมดูลเซลล์แสงอาทิตย์แบบฟิล์มเพอรอฟสกี้” https://www.nedo.go.jp/english/news/AA5en_100391.html*5 ประสิทธิภาพการแปลงพลังงาน 16.09% สถาบันวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีอุตสาหกรรมขั้นสูงแห่งชาติญี่ปุ่น ค่าประสิทธิภาพพลังงาน วัดโดยวิธี MPPT (วิธีการติดตามจุดกำลังสูงสุด: วิธีการวัดที่ใกล้เคียงกับประสิทธิภาพการแปลงในการใช้งานจริง)
Panasonic Corporation เป็นผู้นำระดับโลกในการพัฒนาเทคโนโลยีและโซลูชันอิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ สำหรับลูกค้าในธุรกิจเครื่องใช้ไฟฟ้า ที่อยู่อาศัย ยานยนต์ และ B2BPanasonic เฉลิมฉลองครบรอบ 100 ปีในปี 2561 และได้ขยายธุรกิจไปทั่วโลก โดยปัจจุบันมีบริษัทย่อย 582 แห่งและบริษัทร่วม 87 แห่งทั่วโลกณ วันที่ 31 มีนาคม 2019 ยอดขายสุทธิรวมอยู่ที่ 8.003 ล้านล้านเยนPanasonic มุ่งมั่นที่จะแสวงหาคุณค่าใหม่ผ่านนวัตกรรมในแต่ละแผนก และมุ่งมั่นที่จะใช้เทคโนโลยีของบริษัทเพื่อสร้างชีวิตที่ดีขึ้นและโลกที่ดีกว่าให้กับลูกค้า
เวลาโพสต์: Dec-05-2023