การศึกษาการเคลือบผิวกระจกโซลาร์เซลล์ด้วยไทเทเนียมไดออกไซด์
- ชื่อนักเรียนผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์
รัฐภูมิ ฟูเฟือง, นัธทวัฒน์ พลอยเจริญกิจ
- อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์
วิภาวี ศรีหานนท์
- โรงเรียนที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์
- ปีที่จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์
บทคัดย่อโครงงานวิทยาศาสตร์
โครงงานเรื่อง การศึกษาการเคลือบผิวกระจกโซลาร์เซลล์ด้วยไทเทเนียมไดออกไซด์
มีวัตถุประสงค์เพื่อ
1)เพื่อเปรียบเทียบชนิดของสารยึดเกาะที่ส่งผลต่อความใสและการยึดเกาะของสารเคลือบ
2)เพื่อศึกษาการทำงานร่วมกันของไททาเนียมไดออกไซด์กับซิงค์ออกไซด์ที่ส่งผลต่อสมบัติ Hydrophilic
3)เพื่อศึกษาอันตราปฎิกริยาของแสงอัลตราไวโอเลตที่มีต่อสารเคลือบผิวโซลาร์เซลล์
4)เพื่อศึกษาสมบัติการ self cleaning จากกระบวนการ Photocatalyst
โดยกระจก Self-cleaning ในโครงงานนี้อยู่ภายใต้สมบัติสองข้อคือ
-การทำปฏิกิริยา Photocatalysis
-การมี Superhydrophilic surface
โดยการเตรียมกระจกใช้วิธีผสมสารเคลือบโดยใช้สารเคมีที่สำคัญ 3 ตัวคือ ไทเทเนียมไดออกไซด์ ซิงออกไซด์และสารยึดเกาะซึ่งแบ่งเป็นพอลิเมอร์ 3 ชนิดที่เลือกใช้คือ PEG,PVAและEMAโดยใช้ตัวทำละลายเป็นเอทานอลแล้วนำมาผสมด้วยเครื่อง Elmasonic จากนั้นนำไปเคลือบผิวกระจกด้วยวิธีเคลือบแบบจุ่ม แล้วนำมาทดลองและบันทึกผล
ตอนที่ 1 การทดลองวิเคราะห์การส่องผ่านแสงอัลตราไวโอเลต
นำกระจกเคลือบผิวที่ได้มาทำการทดลองภายใต้ภาวะกรด/เบส จากนั้นพิจารณาการยึดเกาะของสารเคลือบโดยใช้เทปกาวติดและลอกสารเคลือบและวัดความใสของกระจกด้วยเทคนิค necked eyes
ตอนที่ 2 การทดลองสมบัติการเปียกน้าแบบยิ่งยวด
โดยฉีดละอองนำ้ (Spray water) และการวัดมุม สัมผัสของหยดน้ำ(Contactangle)
นำสารเคลือบที่ได้มาหยดน้ำ พร้อมทั้งวัดมุมหยดน้ำที่เกิดขึ้นด้วยเครื่องวัดมุมสัมผัสของหยดน้ำ (Contact angle) เพื่อวัดผลการป้องกันความชื้นและวัดสมบัติความชอบน้ำ(Hydrophilic)โดยพื้นผิวที่เป็น Hydrophilic surface จะมีมุมสัมผัสระหว่างน้ำกับพื้นผิวน้อย น้ำไม่สามารถคงสภาพเป็นหยดได้และแผ่กระจายเป็นฟิล์มทำให้น้ำระเหยได้ง่าย
ตอนที่ 3 การทดลองวิเคราะห์อันตราปฎิกริยาของแสงอัลตราไวโอเลตที่มีต่อสารเคลือบ
นำสารที่ได้มาทดสอบด้วยเครื่อง (UV-visiblespectroscopy)ที่ความยาวคลื่น 100-400 นาโนเมตร โดยแสดงค่าเป็นร้อยละการส่องผ่านรังสี(transmittance,T%)
ตอนที่ 4 การทดลองสมบัติการ self cleaning
นำกระจกที่เคลือบสารทั้ง 3 กลุ่ม มาใส่ลงในจานเพาะเชื้อที่มีสารละลายสีเมทิลีนบลู (methylene blue) จากนั้นฉายแสงด้วยหลอดยูวีเอ (UV-A) นำผลการทดลองที่ได้มาคำนวณหาร้อยละการย่อยสลายสารละลายสีเมทิลีนบลูที่สื่อถึงประสิทธิภาพการย่อยสลายสารอนินทรีย์โดยยิ่งย่อยเมทิลีนบลูให้ดีก็ยิ่งมีประสิทธิภาพในการย่อยสลายสารอนินทรีย
ผลการทดลองพบว่าสมบัติการ Self cleaning จะมีประสิทธิภาพขึ้นอยู่กับปริมาณความเข้มข้นของไทเทเนียมไดออกไซด์ในสารละลายส่วนการยึดเกาะของสารละลายขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของ ตัว Binder จากพอลิเมอร์ในสารละลาย ,การป้องกันความชื้นได้ก็ขึ้นอยู่กับปฏิกิริยา Hydrophilic ซึ่งขึ้นอยู่กับปริมาณของซิงค์ออกไซด์และ
การที่แสง UV จะผ่านได้ดีนั้นก็ขึ้นอยู่กับความหนาของการเคลือบสาร
เราพบว่าEMAเป็นpolymerที่มีความสามารถ self cleaning,ความทนต่อกรด/เบสและความสามารถในการยึดเกาะที่ดีที่สุดแต่จะมีความใสของกระจกน้อยกว่าPEGกับPVA ดังนั้นการใช้ EMA เป็น Binder สำหรับกระจกที่ไม่ต้องการความใส จึงเหมาะสำหรับ solar cell ส่วนกระจกบ้านเรือนหรืออาคารที่ต้องการความใส ควรใช้ PEG และ PVA มากกว่านั่นเอง