(dye-sensitized solar cells,dsscs) power point

44
เเเเเเเเเเเเเเเเเเเเเเเเเเเเเเ DYE-SENSITIZED SOLAR CELLS, DSSC,S ____________________________ เเเเเเ เเเเเเเเ เเเเเ เเเเเเเเเเเเ 5205502973 เเเเเเเเเเเเเเ เเเเ เเเเเเเ เเเเเเเเเเเเเเเเเเเเ Miss Nurainee Daa-O

Upload: multipleainee

Post on 18-Dec-2014

203 views

Category:

Education


4 download

DESCRIPTION

 

TRANSCRIPT

Page 1: (dye-sensitized solar cells,DSSCs) power point

เซลล�แสงอาทิ�ตย์�ชนิ�ดส�ย์�อมไวแสงDYE-SENSITIZED SOLAR CELLS, DSSC,S____________________________

นิางสาว นิ�รอ�ย์นิ� ดาโอะ รหั�สนิ�กศึ�กษา 5205502973

คณะว�ทิย์าศึาสตร� สาขา ฟิ$ส�กส�มหัาว�ทิย์าล�ย์รามค%าแหังMiss Nurainee Daa-O

Faculty of Science, Physics ,Ramkhamhaeng University

Page 2: (dye-sensitized solar cells,DSSCs) power point

เซลล�แสงอาทิ�ตย์�ชนิ�ดส�ย์�อมไวแสง กำ�าล�งได�รั�บความสนิใจเป็�นิอย์ างมากำ

ในิวงกำารัว�ชากำารัและวงกำารัพาณิ�ชย์� เนิ$%องจากำแนิวโนิ�มทิ�จะผล�ตในิเช�งกำารัค�าได�ในิรัาคาทิ�%ต�%ากำว าเซลล�แสงอาทิ�ตย์�

ชนิ�ดรัอย์ต อแบบ พ�เอ(นิ (p-n) ของ สารักำ*%งต�วนิ�า ซ�ล�คอนิ ทิ�%ผล�ตในิ ป็+จจ,บ�นิ

เซลล�แสงอาทิ�ตย์�ชนิ�ดส�ย์�อมไวแสงม�ป็รัะส�ทิธิ�ภาพในิกำารัเป็ล�%ย์นิ

พล�งงานิแสง ให้�เป็�นิพล�งงานิไฟฟ1าส2งถึ*ง 11-12% และม�แนิวโนิ�มเพ�%มข*4นิ ในิการส�มมนิานิ�'จะราย์งานิ ความเป็*นิมา โครงสร�าง

หัล�กการทิ%างานิ ป็ระส�ทิธิ�ภาพ การป็ระย์.กต�ใช� และการ พ�ฒนิาของ เซลล�แสงอาทิ�ตย์�ชนิ�ดส�ย์�อมไวแสงในิป็0จจ.บั�นิ

เซลล�แสงอาทิ�ตย์�ชนิ�ดส�ย์�อมไวแสง

Page 3: (dye-sensitized solar cells,DSSCs) power point

เซลล�แสงอาทิ�ตย์�ส�ย์�อมไวแสง (Dye-sensitized solar cells (DSSCs)) เ ป็*นิเซลล�แสงอาทิ�ตย์�ชนิ�ดใหัม2ทิ�3ค�ดค�นิโดย์ PROF. MICHAEL GRÄTZEL นิ�ก

ว�จ�ย์ชาวสว�ตเซอร�แลนิด�

Prof. Michael Grätzel เป็�นิศาสตรัาจารัย์�ทิ�% ÉcolePolytechnique Fédérale de Lausanne  ทิ�%เขาอ�านิวย์กำารัห้�องป็ฏิ�บ�ต�กำารัPhotonics

 และกำารัเช$%อมต อ เขาเป็�นิผ2�บ,กำเบ�กำงานิว�จ�ย์เกำ�%ย์วกำ�บพล�งงานิและ การถ่2าย์โอนิอ�เล5กตรอนิ 

ป็ฏิ�กำ�รั�ย์าในิ mesoscopic ว�สด,และกำารัใช�งานิของพวกำเขาoptoelectronic เขาค�นิพบชนิ�ดให้ม ของ เซลล�แสงอาทิ�ตย์� บนิพ$4นิฐานิของส�ย์�อมไวแสง mesoscopic อนิ.ภาคออกไซด�  โดย์ใช�

สารักำ*%งต�วนิ�าทิ�%เป็�นิผล*กำนิาโนิไทิเทิเนิ�ย์มไดออกำไซด� (TiO2)และส�ย์�อมไวแสงทิ�%เป็�นิสารัป็รัะกำอบเซ�งซ�อนิของโลห้ะรั2ทิ�

เนิ�ย์มและล�แกำนิด�กำล, มพ�รั�ด�นิ(Ru-pyridine complex) ด�งนิ�4นิ ทิ�าให้�เรั�ย์กำเซลล�แสงอาทิ�ตย์�ชนิ�ดนิ�4อ�กำช$%อห้นิ*%งว า “ ” เซลล�แกรทิเซล (Grätzel Cells) และม�กำารัว�จ�ย์ต อมาเรั$%อย์ๆ

Page 4: (dye-sensitized solar cells,DSSCs) power point

เซลล�แสงอาทิ�ตย์�ชนิ�ดรัอย์ต อ(pn)ของสารักำ*%งต�วนิ�าผล*กำ เด�%ย์วซ�ล�คอนิได�ถึ2กำพ�ฒนิาให้�ม�ป็รัะส�ทิธิ�ภาพส2ง เป็�นิครั�4งแรักำในิป็:

ค.ศ.1954 โดย์ Chapin และคณิะ ณิ ห้�องป็ฏิ�บ�ต�กำารัเบลล� ป็รัะเทิศสห้รั�ฐอเมรั�กำา ห้ล�งจากำนิ�4นิได�รั�บกำารัพ�ฒนิาให้�ม�

ป็รัะส�ทิธิ�ภาพส2งข*4นิเรั$%อย์ๆ ในิป็+จจ,บ�นิ แต เนิ$%องจากำกำรัะบวนิกำารัผล�ต ทิ�%ต�องใช�เทิคโนิโลย์�ข�4นิส2งและ

ต�องกำารัซ�ล�กำอนิทิ�%ม�ความบรั�ส,ทิธิ�;ส2ง ทิ�าให้�เซลล�แสงอาทิ�ตย์�ชนิ�ดนิ�4 ม�รัาคาแพงเกำ�นิไป็ทิ�%จะซ$4อใช�ในิบ�านิ

เรั$อนิทิ�%วไป็ ด�งนิ�'นิในิป็6ค.ศึ. 1991 คณะนิ�กว�จ�ย์นิา โดย์

ไมเค�ล เกรสเซล และไบัรอ�นิ โอเรแกนิ (Michael Grätzal and

Brian O’Regan) ได�ค�ดค�นิเซลล�แสงอาทิ�ตย์� แบับัใหัม2ข�'นิ

เร�ย์กว2าเซลล�แสงอาทิ�ตย์�แบับัส�ย์�อมไวแสง (Dye-sensitized solar cells) และในิป็0จจ.บั�นิก%าล�งเป็*นิทิ�3สนิใจเป็*นิอย์2างมากทิ�'งในิเช�ง

ว�ชาการและในิเช�งพาณ�ชย์� เนิ73องจากเซลล�แสงอาทิ�ตย์�ชนิ�ด นิ�'ม� ป็ระส�ทิธิ�ภาพใกล�เค�ย์งก�บั เซลล�แสงอาทิ�ตย์�ชนิ�ดรอย์ ต2อ ( p-n )

ของสารก�3งต�วนิ%าซ�ล�คอนิแต2ม�กระบัวนิการผล�ตทิ�3ง2าย์กว2าทิ%าใหั�ม�ต�นิทิ.นิการผล�ตต%3ากว2า เพ73อเป็*นิทิางเล7อกหันิ�3งทิ�3จะใช�แทินิทิ�3เซลล�แสงอาทิ�ตย์�

แบับัซ�ล�คอนิได� เนิ73องจากผล�ตได�ง2าย์ ใช�ว�สด.ราคาไม2แพงและม�ต�นิทิ.นิต%3า จ�งม�ป็ระโย์ชนิ�อย์2างมาก

ในิการผล�ตเซลล�แสงอาทิ�ตย์�เช�งการค�า

Page 5: (dye-sensitized solar cells,DSSCs) power point

เซลล�แสงอาทิ�ตย์�ชนิ�ดนิ�' ต2างไป็จากเซลล�แสงอาทิ�ตย์�ทิ�3ผล�ตจากซ�ล�คอนิ

ค7อ เซลล�แสงอาทิ�ตย์�ส�ย์�อมไวแสงใช�ส�ย์�อมไวแสงเป็*นิต�วร�บัพล�งงานิจากแสงอาทิ�ตย์�

ไป็กระต.�นิอ�เล5กตรอนิใหั�กระโดดจากสถ่านิะพ7'นิ (ground state) ไป็ย์�งสถ่านิะกระต.�นิ (excited state) จากนิ�'นิอ�เล5กตรอนิจะเคล73อนิทิ�3

ไป็ย์�งอนิ.ภาคไทิเทิเนิ�ย์มไดออกไซด� (TiO2) ทิ�3เคล7อบัอย์�2บันิข�'วไฟิฟิ9าโป็ร2งแสงทิ%าใหั�เก�ดกระแสไฟิฟิ9าเก�ดข�'นิแนิวความค�ดนิ�'เก�ดจากการเล�ย์นิแบับัการส�งเคราะหั�ด�วย์แสงของพ7ชทิ�3พ7ชจะใช� คลอโรฟิ$ลล� (chlorophill) ทิ%าหันิ�าทิ�3เป็*นิต�วร�บัพล�งงานิ

และเป็ล�3ย์นิคาร�บัอนิไดออกไซด� (CO2) และนิ%'า (H2O) ไป็เป็*นินิ%'าตาล (C2H12O6) และออกซ�เจนิ

ซ�3งจะม�การไหัลเว�ย์นิของอ�เล5กตรอนิในิกระบัวนิการนิ�'และกระบัวนิการอ73นิทิ�3เก�3ย์วข�องด�วย์

Page 6: (dye-sensitized solar cells,DSSCs) power point

ร�ป็ทิ�3 1 โครงสร�างของเซลล�แสงอาทิ�ตย์�ชนิ�ดส�ย์�อมไวแสง

Page 7: (dye-sensitized solar cells,DSSCs) power point
Page 8: (dye-sensitized solar cells,DSSCs) power point

เซลล�แสงอาทิ�ตย์�ชนิ�ดส�ย์�อมไวแสง ม�องค�

ป็ระกอบัทิ�3ส%าค�ญ ค7อ ส�ย์�อมไวแสง อนิ.ภาคของโลหัะออกไซด� สารอ�

เล5กโตรไลต� หัร7อ ต�วส2งผ2านิป็ระจ.บัวก และข�'วไฟิฟิ9า

โป็ร2งแสง ( ตามร�ป็ 1) โดย์แต2ละส2วนิม�หันิ�าทิ�3และสมบั�ต�ทิ�3ส%าค�ญด�งนิ�' 1 . ส�ย์�อมไวแสง เป็*นิสารทิ�3ย์�ดเกาะอย์�2ก�บัอนิ.ภาคระด�บันิาโนิ

ของสารก�3งต�วนิ%าโลหัะออกไซด�ด�วย์ –พ�นิธิะ OH หัร7อ =O ( พ�นิธิะเด�3ย์ว หัร7อ

พ�นิธิะค�2 ) ต�วอย์2างส�ย์�อมทิ�3ใช�ก�นิอย์2าง แพร2หัลาย์

เช นิ Ruthenium, Eosin-Y ห้รั$อ Pigment ในิพ$ช

เช นิ Chlorophyll และ Anthocyanin เป็�นิต�นิ

ส2วนิป็ระกอบัทิ�3ส%าค�ญเซลล�

Page 9: (dye-sensitized solar cells,DSSCs) power point

ซ�3งทิ%าหันิ�าทิ�3ด�ดกล7นิแสงหัร7อร�บัพล�งงานิแสงจากดวง

อาทิ�ตย์� และ ทิ%าหันิ�าทิ�3 ส2งผ2านิอ�เล5กตรอนิ หัร7อป็ลดป็ล2อย์อ�เล5กตรอนิออกไป็

ใหั�ก�บัอนิ.ภาคระด�บันิาโนิของโลหัะออกไซด� ด�งนิ�'นิจะต�องม�สมบั�ต�ทิ�3ส%าค�ญ เช2นิ

ม�สเป็กตร�มการด�ดกล7นิแสงกว�างในิช2วงตาเหั5นิและช2วงใกล�อ�นิฟิาเรด

เพ73อด�ดกล7นิแสงอาทิ�ตย์�ใหั�ได�มากทิ�3ส.ด ม�ค2าส�มป็ระส�ทิธิ�;การด�ดกล7นิแสงส�ง เพ73อ

เพ�3มป็ระส�ทิธิ�ภาพ ในิการจ�บัแสงโฟิตอนิทิ�3ตกกระทิบั ม�

ค.ณสมบั�ต�ของสภาวะพ7'นิ และสภาวะกระต.�นิทิ�3เหัมาะสม ม�เสถ่�ย์รภาพ

ส�งในิสภาวะถ่�กออกซ�ไดซ�สามารถ่ย์�ดเกาะบันิผ�วอนิ.ภาคระด�บันิาโนิของโลหัะออกไซด�ได�ด�

Page 10: (dye-sensitized solar cells,DSSCs) power point

2. ช�'นิอนิ.ภาคของโลหัะออกไซด� เป็�นิสารักำ*%งต�วนิ�าโลห้ะออกำไซด� (Metal-Oxide Semiconductor) ทิ�%ม�ช องว างแถึบพล�งงานิส2ง(Wide Band-Gap) ซ*%งสารักำ*%งต�วนิ�าทิ�%นิ�า

มาศ*กำษากำ�นิอย์ างแพรั ห้ลาย์ ค$อ TiO2 , ZnO และNb2O5 ทิ%าหันิ�าทิ�3 รั�บและส งผ านิอ�เล(กำตรัอนิ และเป็�นิพ$4นิผ�วส�าห้รั�บกำารัย์*ดเกำาะ

ของโมเลกำ,ลส�ย์�อมไวแสง ต�องม�แถึบช องว าง พล�งงานิกำว�าง

( มากำกำว า 3 eV) ม�พ$4นิทิ�%ผ�วมากำ เหัต.ผลทิ�3นิ�ย์มใช� ไทิทิาเนิ�ย์มไดออกำไซด� เป็�นิข�4ว

ไฟฟ1าแอโนิดค$อโครังสรั�างว�สด,นิาโนิทิ�%เตรั�ย์มจากำอนิ,ภาคไทิทิา

เนิ�ย์มไดออกำไซด� จะม�ขนิาดเส�นิผ าศ2นิย์�กำลาง ป็รัะมาณิ 10-20 นิาโนิเมตรั ความห้นิาป็รัะมาณิ

5-20 ไมครัอนิ และมวลของไทิทิาเนิ�ย์มไดออกำไซด�ม�ค าป็รัะมาณิ 1-

4 mg/cm2 และม�โครังสรั�าง แบบอะนิาเทิส ซ*%งจะให้�พ$4นิทิ�%ผ�ว

มากำกำว าโครังสรั�าง แบบรั2ไทิล

Page 11: (dye-sensitized solar cells,DSSCs) power point

และเป็*นิสารก�3งต�วนิาทิ�3ม�ร�พร.นิ และ พ7'นิทิ�3 ผ�วส�งกว2าสารก�3งต�วนิ%าชนิ�ดอ73นิ ม�อ�ตราการ

ส2งผ2านิอ�เล5กตรอนิเร5ว และอ�ตราการรวมต�วของป็ระจ.ช�า(recombination) โดย์ทิ�3วไป็ความต2างศึ�กย์�ของเซลล�แสง

อาทิ�ตย์�แบับัส�ย์�อมไวแสงม�ค2าป็ระมาณ0.5-0.7 V ซ�3งจะไม2ข�'นิก�บัขนิาดของ

เซลล� สาหัร�บัค2ากระแสไฟิฟิ9าของเซลล�ม�ค2า ป็ระมาณ 10-20 mA/cm2 ซ�3งค2าของ

กระแสไฟิฟิ9าจะข�'นิก�บัขนิาดของพ7'นิทิ�3และ ความเข�มของแสงทิ�3ตกกระทิบั เป็*นิต�นิ

นิ�ย์มใช� ไทิเทิเนิ�ย์มไดออกำไซต� (TiO2) , ZnO

Page 12: (dye-sensitized solar cells,DSSCs) power point

3. สารอ�เล5กโตรไลต�หัร7อต�วส2งผ2านิป็ระจ. บัวก

ทิ�าห้นิ�าทิ�%ในิกำารัแลกำเป็ล�%ย์นิอ�เล(กำตรัอนิทิ�%เด�นิทิางมาจากำ วงจรั เป็�นิโลห้ะ ภาย์นิอกำให้�กำล�บค$นิส2 โมเลกำ,ลของส�ย์�อม

แพลทิ�นิ�ม (Platinum) ทิ�%เคล$อบบนิกำรัะจกำ TCO (ด�บ,กำออกำไซด�) ทิ�%ข� 4วแคโทิด ทิ�าห้นิ�าทิ�%เป็�นิต�วกำรัะต,�นิและลด

ศ�กำย์�ไฟฟ1าทิ�% มากำเกำ�นิไป็ในิป็ฏิ�กำ�รั�ย์า Triiodide กำ�บ Iodide

I3- + 2e-(Pt)  →  3 I- 

สารละลาย์ร�ด<อกซ� อ�เล5กโทิรไลต�(I- /I3-) (redox electrolyte)

ทิ�าห้นิ�าทิ�% ชดเชย์อ�เล(กำตรัอนิให้�กำ�บโมเลกำ,ลส�ย์�อมไวแสง จากำ เค�าเตอรั�อ�เล(กำโทิรัด ห้รั$อ รั�บป็รัะจ,บวกำจากำข�4วไฟฟ1าแคโทิด

โดย์อาศ�ย์ป็ฏิ�กำ�รั�ย์ารั�ดอกำซ� (redox) สามารัถึเกำ�ด ป็ฏิ�กำ�รั�ย์าออกำซ�เดช�นิได�ง าย์ และม�อาย์,กำารัใช� งานิย์าวนิานิ

นิ�ย์มใช� I- /I3-

Page 13: (dye-sensitized solar cells,DSSCs) power point

4. ข�'วไฟิฟิ9าโป็ร2งแสง (Transparent Conducive Oxide Glass: TCO Glass)

ป็รัะกำอบด�วย์ electrode 2 ส วนิ ค$อ working electrode และ counter electrode ใช� Pt/C catalyst เคล$อบบนิ counter

electrode จากำนิ�4นิต อข�4วไฟฟ1าเข�ากำ�บworking electrode และ counter electrode สาห้รั�บกำารันิ�าไฟฟ1าไป็ใช�

…งานิ ❶ working electrode (ข�'วไฟิฟิ9าแอดโนิด) :

เป็�นิกำรัะจกำโป็รั งใส ทิ�%ถึ2กำเคล$อบด�วย์ Fluorine-doped Tin Oxide

(FTO) ห้รั$อIndium-doped Tin Oxide (ITO) ป็รัะกำอบด�วย์ข�4วไฟฟ1าแอโนิด เป็�นิส วนิป็รัะกำอบไว�ให้�แสงผ านิ

และทิ�าห้นิ�าทิ�%ถึ าย์โอนิอ�เล(กำตรัอนิไป็ส2 วงจรัภาย์นิอกำเซลล� นิ�ย์มใช� fluoride doped tin oxide (FTO)

❷ counter electrode (ข�'วไฟิฟิ9าแคโทิด) : ทิ%าหันิ�าทิ�3ใหั�อ�เล5กตรอนิกล�บัค7นิส�2 สารป็ระกอบัอ�เล5กโทิร

ไลต� ต�องนิ%าไฟิฟิ9าได�ด� ม�พ7'นิทิ�3ผ�วมาก และ ม�ค2าศึ�กย์�ไฟิฟิ9าเก�นิต�ว ส%าหัร�บัการเก�ด ป็ฏิ�ก�ร�ย์า

ร�ด�กช�นิ ของอ�เล5กโตรไลต�ต%3า นิ�ย์มใช� โลหัะแพลทิทิ�นิ�ม ต�วคะตะล�ลส� หัร7อ

แกรไฟิต�/ คาร�บัอนิแบัลค

Page 14: (dye-sensitized solar cells,DSSCs) power point

หัล�กการทิ%างานิของเซลล� เซลล�แสงอาทิ�ตย์�ชนิ�ดส�ย์�อมไวแสง ม�กลไกการทิ%างานิ

เป็*นิข�'นิตอนิ ด�งแสดง ในิร�ป็ทิ�3 3

① แสงตกกระทิบัเซลล�แสงอาทิ�ตย์�โมเลก.ลส�ย์�อมไวแสงทิ�3เกาะบันิผ�วของสารก�3งต�วนิ%าโลหัะออกไซด�และถ่�กด�ดกล7นิ แสง โดย์โมเลกำ,ลของส�ย์�อม(Dye)ทิ�%แทิรักำต�วอย์2 ในิโครังสรั�าง

รั2พรั,นิของไทิทิาเนิ�ย์มไดออกำไซด� อ�เล5กตรอนิในิสถ่านิะพ7'นิ (S0) โมเลกำ,ลส�ย์�อมจะอย์2 ในิสภาวะถึ2กำกำรัะต,�นิ (Exited state) แล�วก

ระต.�นิใหั�ข�'นิไป็อย์�2ในิสถ่านิะเร�า (S*)

② อ�เล5กตรอนิในิสถ่านิะเร�า (S*) ถ่�กส2งผ2านิไป็ส�2แถ่บัการนิ%า ไฟิฟิ9า

(CONDUCTION BAND) ของสารก�3งต�วนิ%าโลหัะออกไซด�

③ เม73อต2อวงจรภาย์นิอกของข�'วไฟิฟิ9า จะเก�ดการเคล73อนิทิ�3ของ อ�เล5กตรอนิผ2านิโหัลด (LOAD) ผ2านิจากสารก�3งต�วนิ%าโลหัะ

ออกไซด�ไป็ย์�งข�'วแอโนิด (FTO) แล�วออกส�2วงจร ภาย์นิอกเซลล�

Page 15: (dye-sensitized solar cells,DSSCs) power point

④ ม�กระแสไฟิฟิ9า เก�ดข�'นิ ม�อ�เล5กตรอนิ เคล73อนิทิ�3ในิ วงจรภาย์นิอกเซลล�แล�ว

อ�เล5กตอนิว�3งกล�บัส�2ข�'วแคโทิดและ ทิ �3ข�'วแคโทิดสา รอ�เล5กโตรไลต�เก�ดกระบัวนิการร�ดอกซ� โดย์ใหั�

อ�เล5กตรอนิ ก�บั ส�ย์�อมไวแสงทิ�3 ส�ญเส�ย์อ�เล5กตรอนิ(S+)

ทิ%าใหั�โมเลก.ลส�ย์�อมกล�บัส�2สถ่านิะพ7'นิ (S0) ในิขณะ เด�ย์วก�นิสารอ�เล5กโตรไลต�

จะร�บั อ�เล5กตรอนิ ค7นิ จากข�'วแคโทิด โลหัะแพลทิทิ�นิ�ม โดย์ม�ป็ฏิ�ก�ร�ย์าหัล�กทิ�3เก�ดข�'นิค7อป็ฎิ�ก�ร�ย์าทิ�3ข�'วแอโนิดS0+ hν S* : กำารัด2ดกำล$นิแสงS* S+ + e- (ให้�โลห้ะออกำไซค�) : กำารัส งผ านิอ�เล(กำตรัอนิ ป็ฏิ�ก�ร�ย์าทิ�3ข�'วแคโทิด S+ + อ�เล(กำโตรัไลต� I - S0+ อ�เล(กำโตรัไลต� I3- : กำารั

สรั�างให้ม ของส�ย์�อมอ�เล(กำโตรัไลต�(I3- )+ e- (จากำข�4วแพลทิทิ�นิ�ม) อ�เล(กำโตรัไลต� I -

ป็ฏิ�ก�ร�ย์ารวม e- (จากำข�4วแพลทิทิ�นิ�ม) + hν e- ( ให้�โลห้ะออกำ

ไซค� )

Page 16: (dye-sensitized solar cells,DSSCs) power point

TiO2|S0 + hn  →  TiO2|S* ….. (1)

TiO2|S*  →  TiO2|S+ + e-(cb) …..(2)

TiO2|S+ + 3/2I-  →  TiO2|S0 + 1/2I3-  …..(3)I3- + 2e-

(Pt)  →  3 I- …..(4)

TiO2|S+ + e-(cb)  →  TiO2|S0 …..(5)

I3- + 2e-(cb)  →  3 I- …..(6)

หัล�กการทิ%างานิของDSSC ด�งสมการ

Page 17: (dye-sensitized solar cells,DSSCs) power point
Page 18: (dye-sensitized solar cells,DSSCs) power point

หัล�กการแป็ลงพล�งงานิของเซลล�แสงอาทิ�ตย์�ชนิ�ดส�ย์�อม การด�ดกล7นิพล�งงานิแสง เม$%อโมเลกำ,ลของส�ย์�อมถึ2กำแสงจะด2ดกำล$นิพล�งงานิแสงไว�เพ$%อใช�ในิกำารักำรัะต,�นิอ�เล(กำตรัอนิ

ในิช�4นิ HOMO (Highest Occupied Molecular Orbital)

ไป็ย์�งช�4นิ LUMO (Lowest Unoccupied Molecular Orbital)

อ�เล5กตรอนิถ่�กกระต.�นิ

อ�เล(กำตรัอนิสถึานิะกำรัะต,�นิ ( dye ∗ ) ทิ�%อย์2 ในิ โมเลกำ,ลของส�ย์�อมในิช�4นิ LUMO

ซ*%งม�พล�งงานิ ส2งกำว าแถึบนิ�าไฟฟ1าของสารักำ*%งต�วนิ�า(conduction band)

จะย์�าย์ไป็อย์2 บนิแถึบนิ�าไฟฟ1าของสารักำ*%งต�วนิ�า เรัาเรั�ย์กำข�4นิ ตอนินิ�4ว า electron injection

dye ∗ +TiO2 → e- (TiO2) + dye+ (oxidized dye)

dye + light →dye ∗

Page 19: (dye-sensitized solar cells,DSSCs) power point

อ�เล5กตรอนิค7นิสภาพ อ�เล(กำตรัอนิกำล�บส2 โมเลกำ,ลของส�ย์�อม โดย์ผ านิ

ป็ฏิ�กำ�รั�ย์ารั�ดอกำซ�(Redox) ในิอ�เล(กำโทิรัไลต�และเรั�ย์กำข�4นิตอนินิ�4ว า Dye

Regeneration dye+ (oxidized dye) + 3/2 I- → dye + ½ dye I3- 

½ I3-  + e- (Couter electrode) → 3/2 I- 

อ�เล5กตรอนิเร�3มเคล73อนิทิ�3 อ�เล(กำตรัอนิทิ�%มาจากำช�4นิ LUMO จะเคล$%อนิทิ�%ผ านิสารั

กำ*%งต�วนิ�าออกำส2 วงจรัภาย์นิอกำผ านิทิางข�4ว โฟโตอ�เล(กำ โทิรัดเกำ�ดกำารัส2ญเส�ย์พล�งงานิให้�แกำ วงจรัภาย์นิอกำ

ห้ล�งจากำนิ�4นิกำล�บค$นิส2 เซลล�ผ านิทิาง ข�4วเคานิ�เตอรั�อ� เล(กำโทิรัด ห้รั$อ ข�4วไฟฟ1าแคโทิด

( ข�4วทิ�%กำรัะจกำนิ�าไฟฟ1าเคล$อบด�วย์ Pt)

Page 20: (dye-sensitized solar cells,DSSCs) power point
Page 21: (dye-sensitized solar cells,DSSCs) power point

ฟิ$ล�มบัางออกไซด�นิ%าไฟิฟิ9าโป็ร2งแสง (Transparent Conducting Oxide Thin Film, TCO)ฟ>ล�มบางออกำไซด�นิ�าไฟฟ1าแบบโป็รั งแสงเป็�นิฟ>ล�มบางทิ�%นิ�าไป็ใช�กำ�นิอย์ างมากำในิอ,ป็กำรัณิ�Optic Electronic Devices เช นิ Flat Panel Display , Solar Cells และอ$%นิๆ ซ*%งฟ>ล�มชนิ�ดนิ�4เป็�นิฟ>ล�มทิ�%ม�สมบ�ต�ทิางไฟฟ1าและสมบ�ต�ทิางแสงทิ�%ด�ควบค2 กำ�นิโดย์ฟ>ล�มต�องม�สมบ�ต�นิ�าไฟฟ1าได�ด�และแสงสามารัถึทิะล,

ผ านิได�ป็รั�มาณิมากำ ด�งนิ�4นิในิกำารัเล$อกำสารัต�4งต�นิเพ$%อนิ�ามา เตรั�ย์มฟ>ล�มต�องพ�จารัณิาสมบ�ต�ทิ� 4ง 2 ข�อนิ�4เป็�นิส�าค�ญ

และโดย์ทิ�%วไป็สารัทิ�%จะนิ�ามาใช�ควรัจะเป็�นิสารัทิ�%ม�แถึบช อง ว างพล�งงานิส2ง แต ม�สภาพต�านิทิานิต�%าและแสงทิะล,ผ านิด�

ซ*%งฟ>ล�มบางทิ�%นิ�ย์มใช�กำ�นิได�แกำ ฟ>ล�มบางของทิ�นิออกำไซด�(SnO2) ฟ>ล�มบางของอ�นิเด�ย์มออกำไซด� (In2O3) ฟ>ล�ม

บางอ�นิเด�ย์มทิ�นิออกำไซด� (ITO) ฟ>ล�มบางของแคดเม�ย์มส แตนิเนิส (Cd2SnO4)

ฟ>ล�มบางซ�งกำ�ออกำไซด� (ZnO) เป็�นิต�นิ ซ*%งสารัเห้ล านิ�4สามารัถึป็รั�บป็รั,งสมบ�ต�ทิางไฟฟ1าและสมบ�ต�ทิางแสงได�ด�วย์กำารัเต�มสารัผสม

Page 22: (dye-sensitized solar cells,DSSCs) power point

ต�วร�บัแสง (Photo Sensitizer)ส�ย์�อมเป็�นิส วนิป็รัะกำอบทิ�%ส�าค�ญทิ�%ส,ดของเซลล�แสง

อาทิ�ตย์�ชนิ�ดส�ย์�อมไวแสงเนิ$%องจากำส�ย์�อม ม�ห้นิ�าทิ�%เป็�นิแห้ล งกำ�าเนิ�ดอ�เล(กำตรัอนิส�าห้รั�บเซลล�แสงอาทิ�ตย์�

ชนิ�ดนิ�4 ซ*%งเม$%อส�ย์�อมไวแสงได�รั�บพล�งงานิแสงอาทิ�ตย์�

โมเลกำ,ลของส�ย์�อมไวแสงทิ�%อย์2 ในิช�4นิ HOMO จะถึ2กำกำรัะต,�นิให้�ไป็อย์2

ทิ�%ช� 4นิ LUMO ห้ล�งจากำนิ�4นิอ�เล(กำตรัอนิทิ�%ถึ2กำกำรัะต,�นิ ในิช�4นิ LUMO

จะถึ2กำส งผ านิเข�าไป็ในิช�4นิแถึบนิ�าไฟฟ1าของสารักำ*%ง ต�วนิ�าโลห้ะออกำไซด�

ด�งนิ�4นิในิกำารัเล$อกำส�ย์�อมไวแสง จ*งจ�าเป็�นิต�องเล$อกำส�ย์�อมทิ�%เห้มาะสม

กำ�บสารักำ*%งต�วนิ�าทิ�%ใช� ซ*%งส�ย์�อมไวแสงต�องม�รัะด�บ พล�งงานิ LUMO

ส2งกำว ารัะด�บแถึบนิ�าไฟฟ1าของสารักำ*%งต�วนิ�า

Page 23: (dye-sensitized solar cells,DSSCs) power point

: ข�อด� และ ข�อเส�ย์ ของเซลล�แสงอาทิ�ตย์� ชนิ�ดซ�ล�กอนิข�อด� ข�อเส�ย์

• ซ�ล�กอนิเป็*นิธิาต.ทิ�3พบัเจอมากทิ�3ส.ดเป็*นิอ�นิด�บัสองทิ�3เป็ล7อกโลก

• ข�'นิตอนิการผล�ตได�ร�บัการพ�ฒนิาอย์2างด�

• ม�ตลาดซ�ล�กอนิขนิาดใหัญ2

• ใหั�ป็ระส�ทิธิ�ภาพส�งทิ�3ส.ด

• ต�องใช�ช�'นิคร�สต�ลทิ�3หันิา • เป็ราะ แตกง2าย์

• ใช�ซ�บัสเตรทิทิ�3เฉพาะเจาะจงและจ%าก�ด

• ผล�กเด�3ย์วซ�ล�กอนิม�ราคาแพง

• บัางข�'นิตอนิการผล�ตก2อใหั�เก�ดมลภาวะ

Page 24: (dye-sensitized solar cells,DSSCs) power point

: ข�อด�และข�อเส�ย์ของเซลล�แสงอาทิ�ตย์�ชนิ�ดส�ย์�อมไวแสงข�อด� ข�อเส�ย์

• ราคาถ่�ก เนิ73องจากไม2ม�ข�'นิตอนิทิ�3ต�องใช�พล�งงานิส�งและส.ญญากาศึเหัม7อนิแบับัซ�ล�กอนิ

• สามารถ่ใช�ก�บัซ�บัสเตรทิ ทิ�3ย์7ดหัย์.2นิได� นิอกเหันิ7อจาก

แก�ว • สามารถ่ถ่�กออกแบับัใหั�ม�ร�ป็ร2างทิางสถ่าป็0ตย์กรรมเหัมาะก�บัใช�ตกแต2งอาคารบั�านิเร7อนิได�

• ม�ความคงทินิแม�ว2าอย์�2 ภาย์ใต�แสงทิ�3นิานิกว2า

10,000 ช�3วโมง(ภาย์ใต�สภาวะหันิ�3งๆ)

• เนิ73องจากป็ระส�ทิธิ�ภาพทิ�3 ต%3ากว2า จ�งทิ%าใหั�ย์�งไม2

สามารถ่เป็*นิค�2แข2งทิางการค�าก�บัเซลล�ป็ระเภทิซ�ล�กอนิได�

• เส73อมสภาพได� ทิ�3อ.ณหัภ�ม�ส�ง

• ขนิาดของการผล�ตย์�งอย์�2ในิระด�บัเล5ก

Page 25: (dye-sensitized solar cells,DSSCs) power point

: ต�นิทิ.นิการผล�ตของเซลล�แสงอาทิ�ตย์�ชนิ�ดซ�ล�กอนิ

SX: single crystalMC: multicrystal line

Page 26: (dye-sensitized solar cells,DSSCs) power point

: ต�นิทิ.นิการผล�ตของเซลล�แสงอาทิ�ตย์�ชนิ�ดส�ย์�อมไวแสง

Page 27: (dye-sensitized solar cells,DSSCs) power point

: ป็ระส�ทิธิ�ภาพของเซลล�แสงอาทิ�ตย์�ชนิ�ดต2างๆ

Page 28: (dye-sensitized solar cells,DSSCs) power point
Page 29: (dye-sensitized solar cells,DSSCs) power point

แนิวทิางกำารัพ�ฒนิาเซลล�แสงอาทิ�ตย์�ชนิ�ดส�ย์�อมไวแสงให้�ม�ป็รัะส�ทิธิ�ภาพรัวมส2งข*4นิ

อาจสร.ป็ได� 3 แนิวทิางด�งนิ�'

❶ พ�ฒนิาโมเลกำ,ลส�ย์�อมไวแสง ทิ�%ม�ความสามารัถึในิกำารัด2ดกำล$นิแสงตลอดช วงความย์าว คล$%นิแสงตาเห้(นิจนิถึ*งช วงใกำล�อ�นิฟรัาเรัด (near IR)

❷ พ�ฒนิารัะบบอ�เล(กำโทิรัไลต�ทิ�%ม�ป็รัะส�ทิธิ�ภาพส2ง เพ$%อเพ�%มค าแรังด�นิไฟฟ1าวงจรัเป็>ด ให้�ม�ค าใกำล�เค�ย์งกำ�บค าทิางทิฤษฎี�

❸ พ�ฒนิาโครังสรั�างอนิ,ภาคนิาโนิของสารักำ*%งต�วนิ�าโลห้ะ ออกำไซด� เพ$%อให้�ม�รัะย์ะทิางกำารัแพรั

ของอ�เล(กำตรัอนิเพ�%มข*4นิ สามารัถึทิ�าได�โดย์เป็ล�%ย์นิล�กำษณิะรั2ป็รั างของโลห้ะออกำไซด�ทิ�%ใช�จากำทิ�% เป็�นิอนิ,ภาคนิาโนิ (nanoparticle) ให้�อย์2 ในิรั2ป็ของลวด

นิาโนิ (nanowire)

Page 30: (dye-sensitized solar cells,DSSCs) power point

① การพ�ฒนิาส�ย์�อมไวแสง และใกล�อ�นิฟิราเรด เพ73อเพ�3มจ%านิวนิอ�เล5กตรอนิในิสภาวะ

เร�าใหั�มากทิ�3ส.ดข) เพ�3มความสามารถ่ในิการย์�ดเกาะของส�ย์�อมไวแสงก�บั

พ7'นิผ�วของอนิ.ภาคระด�บันิาโนิของโลหัะออกไซด� เพ73อเพ�3มป็ร�มาณส�ย์�อมไวแสงใหั�เกาะอย์�2ก�บัอนิ.ภาคระด�บันิาโนิของโลหัะออกไซด�

ได�ในิป็ร�มาณทิ�3มากทิ�3ส.ด)ค เพ�3มป็ระส�ทิธิ�ภาพในิการถ่2าย์เทิอ�เล5กตรอนิระหัว2างส�ย์�อมไวแสงก�บัอนิ.ภาคระด�บันิาโนิ

ของโลหัะออกไซด� เพ73อไม2ใหั�ม�การส�ญเส�ย์อ�เล5กตรอนิระหัว2างการถ่2าย์เทิอ�เล5กตรอนิ

② การพ�ฒนิาระบับัอ�เล5กโตรไลต� ระบับัอ�เล5กโตรไลต� เป็*นิส2วนิส%าค�ญทิ�3ต�องได�ร�บัการพ�ฒนิาเช2นิก�นิ เพ73อใหั�เซลล�แสงอาทิ�ตย์�ชนิ�ดส�ย์�อมไวแสงใหั�

ป็ระส�ทิธิ�ภาพส�งส%าหัร�บัผล�ตในิเช�งการค�า ในิระย์ะเร�3มแรกระบับัอ�เล5กโตรไลต� เป็*นิระบับัทิ�3เตร�ย์มได�

ง2าย์ ไม2ย์.2งย์าก ค7อ อ�เล5กโตรไลต�ของเหัลวม�ส2วนิป็ระกอบัของค�2

ป็ฏิ�ก�ร�ย์าร�ดอกซ� ของ ไอโอไดด�/ ไตรไอโอไดด� ( I- /I3- )

ก) การหัาส�ย์�อมไวแสงชนิ�ดใหัม2ทิ�3ม�ความสามารถ่ในิการด�ดกล7นิแสงในิช2วงกว�างต�'งแต2ช2วงแสงตาเหั5นิ

Page 31: (dye-sensitized solar cells,DSSCs) power point

นิอกำจากำรัะบบอ�เล(กำโตรัไลต�ทิ�%กำล าวมาข�างต�นิ ย์�งม�รัะบบอ�เล(กำโตรัไลต�อ�กำรัะบบทิ�%นิ าสนิใจ ค$อ รัะบบอ�เล(กำโตรัไลต�ชนิ�ดของแข(งในิรั2ป็ฟ>ล�มบาง (thin-film solid-electrolytes)

ห้รั$อต�วส งผ านิป็รัะจ,บวกำ (hole conductors) โดย์จะเป็�นิสารัอ�นิทิรั�ย์�ทิ�%ม�สมบ�ต�

เป็�นิต�วส งผ านิป็รัะจ,บวกำ เช นิ โมเลกำ,ลคารั�บาโซล (carbazole) อ�เล(กำโตรัไลต�รัะบบนิ�4จะไม ม�ป็+ญห้ากำารัรั�%วซ*มของอ�เล(กำโตรัไลต�และม�อาย์,กำารัใช�งานินิานิ จากทิ�3กล2าวมาข�างต�นิ ระบับัอ�เล5กโตรไลต�ย์�งคงต�องได�ร�บัการพ�ฒนิาต2อไป็

อย์2างต2อเนิ73อง เพ73อเพ�3มป็ระส�ทิธิ�ภาพรวมของเซลล�แสงอาทิ�ตย์�ส�ย์�อมไวแสงใหั�ส�งข�'นิ

ในิป็+จจ,บ�นิอ�เล(กำโตรัไลต� ชนิ�ดนิ�4สามารัถึให้�ป็รัะส�ทิธิ�ภาพรัวมของเซลล�ส2งกำว า 10% เนิ$%องจากำม�ป็รัะส�ทิธิ�ภาพในิกำารัขนิส งของไอออนิทิ�%รัวดเรั(ว แต2ม�ข�อเส�ย์ค7อ ต�วทิ�าละลาย์ทิ�%ใช�รัะเห้ย์ง าย์ จ*งทิ�าให้�เกำ�ดป็+ญห้ากำารัห้าย์ไป็ห้รั$อรั�%วซ*ม

ของสารัละลาย์ออกำจากำต�วเซลล�แสงอาทิ�ตย์� ส งผลให้�ป็รัะส�ทิธิ�ภาพรัวม อาย์,กำารัใช�งานิ และความคงทินิของเซลล�แสงอาทิ�ตย์�ชนิ�ดส�ย์�อมไวแสงลดลง

ซ*%งถึ$อว าเป็�นิป็+ญห้าทิ�%ส�าค�ญส�าห้รั�บเซลล�ทิ�%ใช�รัะบบอ�เล(กำโตรัไลต�ของเห้ลวและต�องได�รั�บกำารัแกำ�ไขให้�แล�วเสรั(จกำ อนิทิ�%จะผล�กำด�นิเซลล�แสงอาทิ�ตย์�ชนิ�ดส�ย์�อมไวแสงออกำส2 กำารัผล�ตในิเช�งพานิ�ชย์�ต อไป็

Page 32: (dye-sensitized solar cells,DSSCs) power point

③ การพ�ฒนิาอนิ.ภาคนิาโนิของสารก�3งต�วนิ%าโลหัะออกไซด� เพ$%อให้�ป็รัะส�ทิธิ�ภาพของเซลล�แสงอาทิ�ตย์�ชนิ�ดส�ย์�อม

ไวแสงส2งส,ด ช�4นิอนิ,ภาคนิาโนิของสารักำ*%งต�วนิ�าโลห้ะ ออกำไซด� จะต�องม�เสถึ�ย์รัภาพส2ง ม�พล�งงานิแถึบช อง

ว าง (Eg) ทิ�%กำว�าง ม�พ$4นิทิ�%ผ�วมากำเพ$%อให้�โมเลกำ,ลส�ย์�อมย์*ดเกำาะได�ในิ

ป็รั�มาณิมากำ ม�กำารักำรัะจาย์ต�วของรั2พรั,นิสม�%าเสมอเพ$%อให้�กำารัแพรั ผ านิของไอออนิอ�

เล(กำโตรัไลต�ได�ด�และแต ละอนิ,ภาคจะต�องเช$%อมต�ดกำ�นิอย์ างต อเนิ$%องเพ$%อให้�อ�เล(กำตรัอนิสามารัถึแพรั ผ านิได�ด� เรั�%มแรักำทิ�%ใช� ค$อ อนิ,ภาคผล*กำนิาโนิไทิเทิเนิ�ย์มได

ออกำไซด� เป็�นิสารักำ*%งต�วนิ�าทิ�%ม�พล�งงานิแถึบช องว าง กำว�างป็รัะมาณิ 3.2 eV ม�เสถึ�ย์รัภาพส2ง ในิกำารัพ�ฒนิา

ป็รัะส�ทิธิ�ภาพของเซลล�แสงอาทิ�ตย์�ชนิ�ดส�ย์�อมไวแสง ได�ม�ความพย์าย์ามเป็ล�%ย์นิอนิ,ภาคนิาโนิไทิเทิเนิ�ย์มไดออกำไซด�เป็�นิอนิ,ภาคนิาโนิของสารักำ*%งต�วนิ�าทิ�%ม�พล�งงานิ

แถึบช องกำว�างชนิ�ดอ$%นิๆ แทินิ เช นิ ทิ�นิออกำไซด�(SnO2) ซ�งค�ออกำไซด� (ZnO)

ไนิโอเบ�ย์มออกำไซด� (Nb2O5) และ สตรัอนิเช�ย์มไทิทิา เนิต (SrTiO3) เป็�นิต�นิ

Page 33: (dye-sensitized solar cells,DSSCs) power point

ในิป็+จจ,บ�นิ อนิ,ภาคนิาโนิไทิทิาเนิ�ย์มไดออกำไซด� (TiO2) ย์�งคงเป็�นิสารักำ*%งต�วนิ�าทิ�%ทิ�าให้�เซลล�แสงอาทิ�ตย์�ชนิ�ดส�ย์�อมไวแสงม�ป็รัะส�ทิธิ�ภาพรัวมส2งส,ดต�วอย์ างป็รัะส�ทิธิ�ภาพรัวมของเซลล�แสงอาทิ�ตย์�ชนิ�ดส�ย์�อม

ไวแสง ทิ�%ใช�อนิ,ภาคนิาโนิของสารักำ*%งต�วนิ�าชนิ�ดต างๆ

นิอกำจากำกำารั เป็ล�%ย์นิชนิ�ดของสารักำ*%งต�วนิ�าแล�ว แนิวทิางห้นิ*%งส�าห้รั�บกำารัเพ�%มป็รัะส�ทิธิ�ภาพ

ของเซลล�แสงอาทิ�ตย์�ชนิ�ดส�ย์�อมไวแสง ค$อ กำารัป็รั�บเป็ล�%ย์นิโครังสรั�างอนิ,ภาคนิาโนิ

ของสารักำ*%งต�วนิ�า ทิ�4งเพ$%อเป็�นิกำารัเพ�%มพ$4นิทิ�%ผ�วเพ$%อให้�ป็รั�มาณิโมเลกำ,ลส�ย์�อมไวแสง

สามารัถึย์*ดเกำาะได�มากำข*4นิ ทิ�าให้�ม�กำารักำรัะจาย์ต�วของช องว างรัะห้ว างอนิ,ภาคอย์ างสม�%าเสมอ

และเพ�%มรัะย์ะทิาง กำารัแพรั ของอ�เล(กำตรัอนิให้�มากำข*4นิเพ$%อ ลด กำารัเกำ�ดกำารัรั�คอมไบเนิช�นิ

ของป็รัะจ, ห้รั$อ กำารัรัวมกำล, มของป็รัะจ, ในิการเตร�ย์มเส�นิลวดนิาโนิแบับัออกไซด� (oxide

nanowire) โดย์เฉพาะตรัะกำ2ลโลห้ะออกำไซด� (metal oxide) เส�นิ ลวดนิาโนินิ�4เป็�นิว�สด,โครังสรั�างรัะด�บนิาโนิในิ 1 ม�ต�

(1-D nanostructure materials) ม�ล�กำษณิะเป็�นิเส�นิลวด ม� อ�ตรัาส วนิรัะห้ว างความย์าว

ต อเส�นิผ านิศ2นิย์�กำลางมากำกำว า 100 โดย์ทิ�%วไป็เส�นิผ านิศ2นิย์�กำลาง จะม�ขนิาดเล(กำกำว า 100 นิาโนิเมตรั

Page 34: (dye-sensitized solar cells,DSSCs) power point

โดย์ในิป็6 ค.ศึ. 2005 Law และคณะ (Law et al., 2005) พบัว2า เซลล�แสงอาทิ�ตย์�ชนิ�ดส� ย์�อมไวแสง ทิ�3ใช�

ส�ย์�อมไวแสง N719 ด�ดซ�บับันิลวดนิาโนิซ�งค�ออกไซด� ม�

ป็ระส�ทิธิ�ภาพรวมใกล�เค�ย์งก�บัเซลล�แสงอาทิ�ตย์�ส�ย์�อมไวแสงทิ�3ใช�อนิ.ภาค

นิาโนิไทิเทิเนิ�ย์มไดออกไซด�ทิ�'งนิ�'เนิ73องจากลวดนิาโนิช2วย์ใหั�ส2งผ2านิ

อ�เล5กตรอนิไป็ย์�งข�'วไฟิฟิ9าได�มากข�'นิ และลวดนิาโนิม�พ7'นิทิ�3ผ�วส�ง และม�การสร�าง

เซลล�แสงอาทิ�ตย์�ชนิ�ดส�ย์�อมไวแสง ทิ�3ใช�ส�ย์�อมไวแสง N719ด�ดซ�บับันิลวดนิาโนิ

ซ�งค�ออกไซด� พบัว2าม�แรงด�นิไฟิฟิ9าวงจรเป็$ด 0.7 – 0.8 V

กระแสไฟิฟิ9าล�ดวงจร 3 mA/cm2 และม�ป็ระส�ทิธิ�ภาพรวม1.1% ลวดนิาโนิซ�งค�ออกไซด�ได�ร�บัความสนิใจ

ศึ�กษา เนิ73องจากซ�งค�ออกไซด�ม�ค2าพล�งงานิแถ่บัช2องว2างใกล�เค�ย์งก�บั

ไทิเทิเนิ�ย์มไดออกไซด� และม�กระบัวนิเตร�ย์มใหั�อย์�2ในิร�ป็ของลวดนิาโนิง2าย์กว2า

Page 35: (dye-sensitized solar cells,DSSCs) power point

บัทิสร.ป็ จากำความต�องกำารัพล�งงานิทิดแทินิในิอนิาคต

อ�นิใกำล� ส งผลให้�เซลล�แสงอาทิ�ตย์�ชนิ�ดส�ย์�อมไวแสง ได�รั�บกำารัพ�ฒนิาและศ*กำษาว�จ�ย์มาอย์ างต อเนิ$%อง

เพ$%อให้�ม�ข�ดความสามารัถึส2งในิรัะด�บทิ�%จะผล�ตในิรัะด�บอ,ตสาห้กำรัรัม

และทิดแทินิเซลล�แสงอาทิ�ตย์�ทิ�%ใช�อย์2 ในิป็+จจ,บ�นิได� โดย์จะต�องพ�ฒนิาในิทิ�4งสามส วนิ ค$อ ต�วโมเลกำ,ล

ส�ย์�อมไวแสง รัะบบอ�เล(กำโตรัไลต�และอนิ,ภาคนิาโนิของสารักำ*%งต�วนิ�าโลห้ะออกำไซด�ให้�ม�ป็รัะส�ทิธิ�ภาพส2งโดย์เฉพาะต�องม�การค�นิคว�าว�จ�ย์และส�งเคราะหั�ส�ย์�อม

ป็ระเภทิใหัม2ทิ�3ทินิทิานิทิ�3อ.ณหัภ�ม�ส�ง ศึ�กษาหัาสารอ�เล5กโตรไลทิ�ชนิ�ดใหัม2ทิ�3ช2วย์เพ�3มป็ระส�ทิธิ�ภาพในิการนิ%าไฟิฟิ9า

และไม2ก�ดกร2อนิพ7'นิผ�วของซ�บัสเตรทิ และการพ�ฒนิาระบับัการป็ระกบัเซลล� (sealing)

เพ73อย์7ดอาย์.การใช�งานิของเซลล�เป็*นิต�นิ อ�นิจะส2งผลโดย์รวมใหั�ป็ระส�ทิธิ�ภาพรวม

ของ เซลล�แสงอาทิ�ตย์�ชนิ�ดส�ย์�อมไวแสง ส�งเก�นิกว2า10-15%

Page 36: (dye-sensitized solar cells,DSSCs) power point

อย์2างไรก5ด� อ.ป็กรณ�ช�'นิส2วนิระด�บันิาโนิก%าล�งได�ร�บั การศึ�กษาเช�งล�กเพ�3มข�'นิ เช2นิ

การผล�ตเซลล�แสงอาทิ�ตย์�ชนิ�ดส�ย์�อมไวแสง (Dye-sensitized solar cells)

อ�นิเป็*นิผลมาจากความต�องการนิว�ตกรรมใหัม2ในิภาคการผล�ตและอ.ตสาหักรรม

สามารถ่ผล�ต เซลล�แสงอาทิ�ตย์�แบับัส�ย์�อมไวแสง ทิ�3ม�ป็ระส�ทิธิ�ภาพส�งส.ด ในิระด�บัหั�องป็ฏิ�บั�ต�การ ได�

ป็ระมาณ 11% โดย์ใช�ส�ย์�อมไวแสงทิ�3เป็*นิ สารป็ระกอบัเช�งซ�อนิ

ชนิ�ดร�ทิ�เนิ�ย์มไบัไพไรด�นิ( ruthenium-bipyridine) ขณะทิ�3ความค.�มค2า

ในิการผล�ตเซลล�แสงอาทิ�ตย์� แบับัส�ย์�อมไวแสงในิ เช�งพาณ�ชย์� จะอย์�2ทิ�3 15% แต2ในิป็0จจ.บั�นิก5ม�การผล�ต

เซลล�แสงอาทิ�ตย์�แบับัส�ย์�อมไวแสง เพ73อใช�งานิหัลาย์ ด�านิ เช2นิ

ใช�เป็*นิอ.ป็กรณ�ชาร�จแบัตเตอร�ร�3ในิโทิรศึ�พทิ�ม7อถ่7อ(Charger),

ใช�เป็*นิแผงโซลาร�เซลล� ต�ดต�'งบันิหัล�งคาบั�านิ(Roof-top), ใช�เป็*นิว�สด.ตกแต2งภาย์ในิ(Interior) และ ใช�เป็*นิ

ว�สด.ร2วมก�นิของผนิ�งอาคาร และ แผงผล�ตไฟิฟิ9า(BIPV) ด�งร�ป็

Page 37: (dye-sensitized solar cells,DSSCs) power point

การป็ระย์.กต�ใช�งานิของเซลล�แสงอาทิ�ตย์�ส�ย์�อมไวแสง

Page 38: (dye-sensitized solar cells,DSSCs) power point

[1] รศึ. ธิ�รพ�นิธิ� ม2วงไทิย์. (2555). เซลล�แสงอาทิ�ตย์�ชนิ�ดส�ย์�อมไวแสง. วารสารว�จ�ย์ มร. 29(1) : 108-124

[2] พ�รก�ตต�; คมส�นิ. (2550). เซลล�แสงอาทิ�ตย์�ก�บัส�ย์�อมไวแสงจากพ7ชในิป็ระเทิศึไทิย์. วารสารว�จ�ย์ มข.35(4): 205-214

[3] ว�นิ�ช พรมอาร�กษ� และคณะ.(2550). เซลล�แสงอาทิ�ตย์�ชนิ�ดส�ย์�อมไวแสง. วารสารว�ชาการ ม.อบั.9(2): 14-31

http://www.ubu.ac.th/ubu_center/files_up/08f2013032015072362.pdf

[4] Wikipedia,Dye-sensitized solar cells,[Online], Avialable :,http://en.wikipedia.org/wiki/Dye-sensitized_solar_cell,

[2012,september]

[5] http://www.diss.fuberlin.de/diss/servlets/MCRFileNodeServlet/FUDISS_derivate_000000002568/02_2.pdf?hosts=

[6] สรพงษ� ภวส.ป็ร�ย์�.การป็ระย์.กต�ใช�ทิ2อนิาโนิไทิทิาเนิ�ย์มในิการพ�ฒนิาเซลล�พล�งงานิแสงอาทิ�ตย์�ชนิ�ดส�ย์�อมไวแสง.

มหัาว�ทิย์าล�ย์เทิคโนิโลย์�ราชมงคลธิ�ญบั.ร� เวบัไซต� http://research.en.rmutt.ac.th/wp

content/uploads/2012/07/DSSCs-NT.pdf

เอกสารอ�างอ�ง

Page 40: (dye-sensitized solar cells,DSSCs) power point

[15] สม�ครพ�มานิแพง.(2554).เซลล�แสงอาทิ�ย์�ชนิ�ดส�ย์�อมไวแสงทิ�3ใช�พอล�เอนิ�ล�นิเป็*นิข�'วเคาทิ�เตอร�.ว.ว�ทิย์. มข. 39(4): 587-597 เวบัไซต� http://202.28.94.204/Dean/sci_journal/web/book/39_4/587.pdf

[16] Kongsak Pattarith and Narong Pungwiwat and Surin Laosooksathitและคณะ.(2554) .Synthesis of 6,6’ - (1,2,5 - Oxadiazole - 3, 4 Diyl) Dipyridine-2,4-Dicarboxylic Acid: an Organic Dye for Dye-sensitized Solar Cell.The Journal of KMUTNB., 21(2): 248-256

เวบัไซต�http://www.journal.kmutnb.ac.th/journal/50810255473445.pdf

[17] http://www.vcharkarn.com

[18] http://dyesolarcells-kku.blogspot.com/

[19] กมลพรรณช.มพล.(2555).หัล�กการว�ดและว�เคราะหั�ป็ระส�ทิธิ�ภาพของเซลล�แสงอาทิ�ตย์�ชนิ�ดส�ย์�อมไวแสงด�วย์ว�ธิ�การทิางแสง. วารสารมาตรว�ทิย์ากรกฎิาคม- ส�งหัาคม : 14-17

เวบัไซต�http://www.nimt.or.th/nimt/upload/linkfile/sys-metrology-926-110.pdf

Page 41: (dye-sensitized solar cells,DSSCs) power point

[20] สถ่าบั�นิพ�ฒนิาเทิคโนิโลย์�พล�งงานิแสงอาทิ�ตย์� (SOLARTEC) ส%านิ�กงานิพ�ฒนิาว�ทิย์าศึาสตร�และเทิคโนิโลย์�แหั2งชาต� (สวทิช.)

[21] http://www.camse.org/scienceonthemove/documents/DSSC_manual.pdf

[22] http://pubs.acs.org/doi/pdfplus/10.1021/ic400774p

[23] ส%านิ�กงานินิโย์บัาย์และแผนิพล�งงานิ., กระทิรวงพล�งงานิ เวบัไซต� http://www.eppo.go.th/

[24] Bailey, M., Park, J., Dhirani, A.Natural Dye-Sensitized Nanocrystalline Solar Cell,Department of Chemistry, University of Toronto.

Page 42: (dye-sensitized solar cells,DSSCs) power point

[25] th.wikipedia.org/wiki/ เช7'อเพล�งซากด�กด%าบัรรพ�

[26] Kuppuswamy Kalyanasundaram, Michael Grätzel, Material Matters 2009, 4.4, 88., Efficient Dye-Sensitized Solar Cells for DirectConversion of Sunlight to Electricity

[27] ส.ภาวด� เก�ย์รต�เสว�.“ ”เซลล�แสงอาทิ�ตย์�แบับัส�ย์�อมไวแสง ,ศึ�นิย์� พล�งงานิทิางเล7อก

(Center of Alternative Energy),คณะว�ทิย์าศึาสตร�,มหัาว�ทิย์าล�ย์ มหั�ดล

[28] รศึ.ดร. จต.พรว.ฒ�กนิกกาญจนิ� .“การพ�ฒนิาสารอ�เล5กโทิรไลต�สาหัร�บั”เซลล�แสงอาทิ�ตย์�และแบัตเตอร�ย์.คใหัม2 ,

ศึ�นิย์�ความเป็*นิเล�ศึนิาโนิเทิค- มหัาว�ทิย์าล�ย์เทิคโนิโลย์�พระจอมเกล�าธินิบั.ร� ด�านิว�สด.นิาโนิไฮบัร�ดสาหัร�บัพล�งงานิทิางเล7อก,คณะพล�งงานิส�3งแวดล�อมและว�สด., มหัาว�ทิย์าล�ย์เทิคโนิโลย์�พระจอมเกล�าธินิบั.ร�

[29] ชานิ. โพธิ�พ�ทิ�กษ�.“ ”เซลล�แสงอาทิ�ตย์�แบับัส�ย์�อมไวแสง ,คณะ

ว�ทิย์าศึาสตร�และเทิคโนิโลย์� , มหัาว�ทิย์าล�ย์ราชภ�ฏิสวนิด.ส�ต

Page 43: (dye-sensitized solar cells,DSSCs) power point

SPECIAL THANKS

ASST PROF.

TERAPAN MUANGTHAI

Page 44: (dye-sensitized solar cells,DSSCs) power point

Questions?