+66 (2) 470 8803 nopporn.ruj@kmutt.ac.th

อุปกรณ์

ตู้ควบคุมความชื้นและออกซิเจน (Nitrogen-purged glovebox)

วัสดุเพอรอฟสไกท์ของ CH3NH3PbI3 ที่มีความหนาแน่น ปกคลุมทั่วแผ่นรองรับ และมีความเป็นผลึกสูงสามารถเตรียมได้ด้วยด้วยเทคนิคสปินโคทติ้ง ตัวแปรสำคัญเพื่อให้ได้ฟิล์มที่มีคุณภาพสูงและสามารถนำมาใช้ในเซลล์แสงอาทิตย์แบบเพอรอฟสไกท์คือ การควบคุมการเกิดผลึกขนาดเล็กทั่วทั้งแผ่นรองรับ ก่อนที่ฟิล์มมีการ crystallized ซึ่งสามารถทำได้โดยการปรับเปลี่ยนอัตราการระเหยของสารละลาย และอุณหภูมิที่ใช้ในการอบ

ระบบวัดการแยกประจุพื้นผิวในสภาวะเร้าด้วยแสง

ห้องปฎิบัติการพื้นผิวและรอยต่อประสบความสำเร็จในการพัฒนาและสร้างระบบการแยก ประจุพื้นผิวในสภาวะเร้าด้วยแสง (surface photovoltage: SPV) โดยได้รับความอนุเคราะห์ในการอบรมและถ่ายทอดเทคโนโลยีระบบดังกล่าวนี้จาก Prof. Dr. Thomas Dittrich ระบบ SPV ที่พัฒนาขึ้นนี้สามารถใช้เพื่อศึกษาสารกึ่งตัวนำที่สนใจ และสเปคตรัมที่ได้จากการวัดจะให้ข้อมูลเชิงลึกของวัสดุที่ทำกการตรวจสอบ เช่น ทิศทางการแยกของประจุ (direction of charge separation) ประเภทของสารกึ่งตัวนำ (n-type or p-type) ค่าขอบการดูดกลืนของประจุที่เริ่มมีการแยก (onset energy of photo-induced charge separation) และสภาพความพร่อง (defect states) ของสารกึ่งตัวนำ นอกจากนี้ ระบบ SPV ที่ห้องปฎิบัติการพื้นผิวและรอยต่อ ประกอบไปด้วยระบบให้ความร้อนที่แผ่นรองรับ ทำให้สามารถศึกษาการเปลี่ยนแปลงแบบ real time ของวัสดุที่สนใจที่ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ

ระบบปรับเปลี่ยน/ทำความสะอาดพื้นผิวด้วยพลาสมาแก๊ส

plasma_8
plasma_7

ระบบต้นแบบ ขนาดเล็ก ด้วยพลาสมาพลังงานตำ่ ( < 10 อิเล็กตรอนโวลท์) ที่ได้รับการพัฒนาขึ้นที่ห้องปฎิบัติการพื้นผิวและรอยต่อ เป็นระบบพลาสมาที่เกิดจากการเหนี่ยวนำของกระแสผ่านขดลวดตัวนำ (Inductively Coupled Plasma: ICP) ระบบพลาสมาที่ได้รับการออกแบบ และพัฒนาขึ้นมี 2 รูปแบบที่แตกต่างกัน กล่าวคือ (ดังแสดงรูปด้านบน) แสดงระบบที่มีขดลวดเหนี่ยวนำจัดเรียงตัวอยู่ภายนอกภาชนะสุญญากาศ และ (รูปด้านล่าง) แสดงระบบที่มีขดลวดเหนี่ยวนำอยู่ภายในภาชนะสุญญากาศ เมื่อแก๊สภายในแชมเบอร์ได้รับพลังงานสูงขึ้นที่เพียงพอ แก๊สเหล่านั้นจะเปลี่ยนสถานะกลายเป็นพลาสมา พลาสมาเหล่านั้นสามารถนำมาประยุกต์ในการปรับเปลี่ยนคุณสมบัติพื้นผิว เช่น ให้มีคุณลักษณะชอบนำ้ (hydrophilic) หรือ ไม่ชอบนำ้ (hydrophobic) เป็นต้น พลาสมาของแก๊สต่างๆ เช่น อาร์กอน ไนโตรเจน ออกซิเจน รวมถึง ซัลเฟอร์เฮกสะฟลูโอไรด์ สามารถนำมาประยุกต์ใช้เพื่อปรับเปลี่ยนพื้นผิวของวัสดุที่สนใจ

ระบบสปัทเตอริงด้วยดีซีและอาร์เอฟ

การเตรียมฟิล์มบางด้วยเทคนิค “สปัทเตอริง” เป็นกระบวนการทางฟิสิกส์ กล่าวคือ เกิดจากการพุ่งชน (knock-off) ของแก๊สพลาสมาพลังงานสูงกับทาร์เก็ต (target) แหล่งให้กำเนิดพลังงานสำหรับระบบ “สปัทเตอริง” ที่ใช้ในห้องปฎิบัติการ มี 2 แบบ คือ (1) แบบกระแสตรง หรือที่เรียกว่า “ดี-ซี-สปัทเทอริง” (DC) และ (2) แบบกระแสสลับด้วยคลื่นความถี่วิทยุ หรือ อาร์-เอฟ-สปัทเตอริง สามารถใช้เพื่อเตรียมฟิล์มบางของวัสดุที่เป็นโลหะ และเซรามิค/สารกึ่งตัวนำที่สนใจ ตามลำดับ นอกจากนี้แผ่นรองรับของระบบ “สปัทเตอริง” ที่พัฒนาขี้นได้รับการออกแบบมาให้สามารถหมุนได้โดยรอบ เพื่อความสม่ำเสมอของชั้นวัสดุที่เคลือบบนแผ่นรองรับ

ระบบเตรียมฟิล์มบางด้วยการพ่นละอองสารเคมี

จากความร่วมมือที่เข้มแข็งกับกลุ่มวิจัยการศึกษาและพัฒนาเซลล์แสงอาทิตย์แบบเพอรอฟสไกท์ (http://nano-pv.sci.ku.ac.th/) ระบบพ่นละะอองสารเคมีขนาดเล็กสำหรับเตรียมฟิล์มบางจากสารละลายได้รับการออกแบบและพัฒนาขึ้น ระบบพ่นละอองสารเคมีขนาดเล็กนี้สามารถใช้เตรียมร่วมกับสารละลายที่ต่างชนิดกัน ทำให้สามารถเตรียมฟิล์มบางของวัสดุที่อัตราส่วนของ stoichiometry ที่แตกต่างกันได้ ตัวอย่างการเตรียมฟิล์มบางของชั้น TiO2 เพื่อประยุกต์เป็นชั้นเลือกประจุอิเล็กตรอนในเทคโนโลยีเซลล์แสงอาทิตย์แบบเพอรอฟสไกท์ สามารถอ่านเพิ่มเติมได้ที่ Solar Energy, 136, (2016), 515-524.