การศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างรูปแบบโครงสร้างของตัวทำละลายที่มีความเป็นพิษต่ำกับสัณฐานวิทยาในระดับนาโนและคุณสมบัติอิเล็กทรอนิกส์ของบัลค์เฮทเทอโรจังก์ชันในเซลล์สุริยะชนิดสารอินทรีย์
- ชื่อนักเรียนผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์
ภาธร อัมมวรรธน์, กฤตนพ สุขไชยะ
- อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์
อดิศวร์ เกตุอุบล, พิชญ พัฒนสัตยวงศ์
- โรงเรียนที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์
- ปีที่จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์
บทคัดย่อโครงงานวิทยาศาสตร์
เซลล์สุริยะชนิดสารอินทรีย์ได้รับความนิยมมากขึ้นในปัจจุบัน เนื่องจากเมื่อเปรียบเทียบกับเซลล์สุริยะชนิดซิลิกอนที่ใช้กันอยู่ทั่วไปแล้วเซลล์สุริยะชนิดสารอินทรีย์มีน้ำหนักที่เบา ยืดหยุ่น และสามารถแปลงพลังงานแสงอาทิตย์ที่มีความเข้มแสงต่ำกว่าเซลล์สุริยะชนิดซิลิกอนได้ จึงสามารถนำไปประยุกต์ใช้งานได้หลากหลายกว่า เช่น การใช้งานในที่ร่มภายในตัวอาคารเนื่องจากไม่ต้องการแสงที่มีความเข้มขนาดแสงอาทิตย์จริงเพื่อให้แปลงพลังงานได้อย่างเซลล์สุริยะชนิดซิลิกอน การติดตั้งที่ตัวอาคารในส่วนโค้งเว้า การใช้งานแทนกระจกใสในรูปทรงต่างๆ เป็นต้น ซึ่งจะทำให้มีการผลิตพลังงานหมุนเวียนจากพลังงานแสงอาทิตย์ในวงกว้างมากขึ้น อย่างไรก็ตามตัวทำละลายที่ถูกใช้อย่างแพร่หลายในกระบวนการเตรียมชั้น bulk heterojunction (BHJ) ซึ่งทำหน้าที่ดูดกลืนแสงอาทิตย์และผลิตกระแสไฟฟ้า เช่น chlorobenzene dichlorobenzene และ trichlorobenzene ประกอบไปด้วยวงอะโรมาติกและหมู่คลอรีน มีความเป็นพิษต่อสิ่งแวดล้อมและร่างกายมนุษย์โดยส่งผลกระทบต่อไขกระดูก ไต ระบบหายใจ และระบบประสาท โครงงานนี้จึงมีวัตถุประสงค์เพื่อพัฒนากระบวนการเตรียมฟิล์มของชั้น BHJ โดยใช้ตัวทำละลายที่ไม่มีวงอะโรมาติกและหมู่คลอรีน ซึ่งจะทำให้เป็นพิษต่อร่างกายและสิ่งแวดล้อมน้อยลง และหาความสัมพันธ์ระหว่างสมบัติทางกายภาพของตัวทำละลายดังกล่าว กับคุณสมบัติต่างๆของชั้น BHJ ซึ่งส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพการทำงานของเซลล์สุริยะ โดยโครงงานนี้ได้เลือก tetrahydrofuran เป็นตัวทำละลาย เนื่องจากสามารถละลายสารอินทรีย์ที่ใช้ทำชั้น BHJ ได้ อีกทั้งยังศึกษาอนุพันธ์อื่นของ tetrahydrofuran ที่มีหมู่ methyl ในตำแหน่งต่างๆกัน และมีคุณสมบัติทางกายภาพที่เปลี่ยนไป เพื่อทำการเตรียมฟิล์มแล้ววิเคราะห์คุณสมบัติของชั้นฟิล์ม BHJ และนำผลที่ได้มาเปรียบเทียบกับผลจากตัวทำละลายควบคุมคือ chlorobenzene ซึ่งจากการศึกษาและทำการทดลองดังกล่าว คาดว่าจะทำให้ได้ความสัมพันธ์ระหว่างรูปแบบโครงสร้างและคุณสมบัติของตัวทำละลาย กับคุณสมบัติของชั้นฟิล์ม BHJ เช่น สัณฐานวิทยาในระดับนาโน คุณสมบัติเชิงฟิสิกส์ด้านแสงและอิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งองค์ความรู้ดังกล่าวจะสามารถนำไปต่อยอดเพื่อวิจัยและพัฒนาเซลล์สุริยะชนิดสารอินทรีย์ที่มีความเป็นพิษต่ำและมีประสิทธิภาพสูงขึ้นได้ต่อไปในอนาคต