ดีบุกไดออกไซด์สามารถช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตพลังงานแสงอาทิตย์ได้อย่างมีประสิทธิภาพหรือไม่? สารกึ่งตัวนำยังมีวัสดุโปร่งใสด้วยหรือ?

วิกฤตพลังงานเป็นหัวข้อที่พูดถึงกันมาโดยตลอด และการพัฒนาพลังงานหมุนเวียนใหม่และการปรับปรุงการใช้พลังงานเป็นแผนระยะยาวสำหรับการผลิตและการพัฒนา ในบรรดาเรื่องเหล่านั้น การพัฒนาพลังงานแสงอาทิตย์ดึงดูดความสนใจของนักวิจัยทั่วโลก เนื่องจาก ได้ มาจากดวงอาทิตย์ และ ไม่มีวันหมด อย่างไรก็ตาม ประสิทธิภาพการแปลงพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานไฟฟ้าหรือพลังงานเคมี นั้น ถูกวิพากษ์วิจารณ์มาโดยตลอด และเป็น อุปสรรคสำคัญ   การพัฒนาพลังงาน แสงอาทิตย์

การศึกษาเซลล์แสงอาทิตย์นั้นแยกไม่ออกจากการศึกษาเซมิคอนดักเตอร์ โดยทั่วไปแล้ว ยิ่ง เซมิคอนดักเตอร์มี สี โปร่งใสมากเท่าไร การนำไฟฟ้า และ ประสิทธิภาพของเซมิคอนดักเตอร์ ก็ จะ ยิ่งดีขึ้นเท่านั้น   ในชีวิตประจำวันของเรา มี วัสดุโปร่งใส อยู่หลายชนิด เช่น แก้ว พลาสติก   สารกึ่งตัวนำ ( เช่น ซิลิคอนไดออกไซด์และไทเทเนียมไดออกไซด์ ) เป็นต้น อย่างไรก็ตาม วัสดุที่มีทั้งความโปร่งใสและนำไฟฟ้าได้ดี นั้นหายากมาก จนกระทั่งนักวิทยาศาสตร์ ค้นพบ ทินไดออกไซด์ จึงไม่สามารถรวมคุณสมบัติทั้งสองนี้เข้าด้วยกันได้อย่างสมบูรณ์ เมื่อ ไม่ นานมานี้ นักวิจัยได้ค้นพบว่าทินไดออกไซด์ ซึ่งเป็นวัสดุที่มีทั้งความโปร่งใสและการนำไฟฟ้าที่ดี เป็นวัสดุสารกึ่งตัวนำที่ยอดเยี่ยม

ความคล่องตัวเป็นตัวบ่งชี้สำคัญในการวัดประสิทธิภาพของสารกึ่งตัวนำ และมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับความเร็วในการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนภายในสารนั้น ดีบุกและออกซิเจนในทินไดออกไซด์รวมตัวกันด้วยพันธะไอออนิก นักวิจัยพบว่าความคล่องตัวของอิเล็กตรอนในฟิล์มทินไดออกไซด์นั้นสูงมาก ความคล่องตัวที่สูงเช่นนี้ทำให้ทินไดออกไซด์มีทั้งคุณสมบัติในการนำไฟฟ้าและโปร่งใส สารกึ่งตัวนำเป็นพื้นฐานในการผลิตชิปคอมพิวเตอร์และแผงโซลาร์เซลล์ มีรายงานว่าการพัฒนาวัสดุนี้จะถูกนำไปประยุกต์ใช้กับหลอดไฟ LED รุ่นใหม่ แผงโซลาร์เซลล์ แบบ โฟโตโวลตาอิก หรือเทคโนโลยีจอแสดงผลแบบสัมผัส

ที่จริงแล้ว ทินไดออกไซด์ถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรมตั้งแต่ปี 1960 รวมถึงเซ็นเซอร์ตรวจจับก๊าซและอิเล็กโทรดโปร่งใสสำหรับอุปกรณ์พลังงานแสงอาทิตย์ ความสามารถในการเคลื่อนที่สูงของอิเล็กตรอนในทินไดออกไซด์ทำให้มันเป็นวัสดุที่จำเป็นสำหรับงานประยุกต์เหล่านี้. H ยิ่งอิเล็กตรอนมีความคล่องตัวสูง เท่าไร ก็ยิ่งดีสำหรับ งานประยุกต์ส่วนใหญ่ แต่ข้อเสียเพียงอย่างเดียวคือ ทินไดออกไซด์แสดงความคล่องตัวของอิเล็กตรอนสูงเช่นนี้เฉพาะในรูปผลึกขนาดใหญ่เท่านั้น นัก วิจัยกล่าวว่า ทินไดออกไซด์แสดงความคล่องตัวสูงสุดในรูปฟิล์ม

สำหรับทินไดออกไซด์ การเพิ่มความสามารถในการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนไม่เพียงแต่จะช่วยปรับปรุงการนำไฟฟ้าของวัสดุเท่านั้น แต่ยังช่วยเพิ่มความโปร่งใสของวัสดุอีกด้วย ยิ่งสารกึ่งตัวนำโปร่งใสมากเท่าไร ก็ ยิ่งส่งผ่านแสงได้มากขึ้นเท่านั้น ด้วยเหตุนี้ การนำไปใช้ในเซลล์แสงอาทิตย์จึงเหมาะสมที่สุด นักวิจัยได้นำทินไดออกไซด์มาทำเป็นฟิล์มบางและพบว่าแถบความยาวคลื่นที่ฟิล์มบางนี้สามารถส่งผ่านได้นั้นรวมถึงแสงที่มองเห็นได้และแสงอินฟราเรดใกล้ (บริเวณที่มีความเข้มข้นของพลังงานแสงอาทิตย์หลัก) ซึ่งเป็นประโยชน์อย่างมากต่ออัตราการแปลงพลังงานของ แผงโซลาร์เซลล์ แบบโฟ โตโวลตา อิก