Gwneud celloedd solar perofsgit ar raddfa fwy

Mae modiwl solar perofsgit maint tudalen A4 o bapur, sydd bron i chwe gwaith yn fwy na modiwlau maint 10x10cm2 o'r math hwnnw a adroddwyd o'r blaen, wedi'i ddatblygu gan ymchwilwyr ym Mhrifysgol Abertawe, gan ddefnyddio technegau argraffu syml a chost isel.

Mae'r datblygiad yn dangos bod y dechnoleg yn gweithio ar raddfa fwy, nid yn y labordy yn unig, sy'n hanfodol er mwyn annog y diwydiant i'w defnyddio. 

Mae pob un o'r nifer o gelloedd unigol sy'n ffurfio'r modiwl wedi'i wneud o berofsgit, deunydd y mae ymchwilwyr solar yn dangos mwy a mwy o ddiddordeb ynddo oherwydd y gellir ei wneud yn fwy hawdd ac yn fwy rhad na silicon, sef y deunydd mwyaf cyffredin a ddefnyddir ar gyfer celloedd solar.

Profwyd hefyd fod celloedd solar perofsgit yn hynod effeithlon, gyda sgoriau o ran effeithlonrwydd trawsnewid pŵer – faint o olau sy'n taro celloedd y mae'n ei droi'n drydan – mor uchel â 22% ar samplau bach mewn labordy.

A4 solar cell ‌Llun: Mae modiwl solar perofsgit maint tudalen A4 o bapur, sydd bron i chwe gwaith yn fwy na modiwlau maint 10x10cm2 o'r math hwnnw a adroddwyd o'r blaen, wedi'i ddatblygu gan ymchwilwyr ym Mhrifysgol Abertawe, gan ddefnyddio technegau argraffu syml a chost isel.

Mae'r tîm yn gweithio i Ganolfan Arloesi a Gwybodaeth SPECIFIC  a arweinir gan Brifysgol Abertawe. Gwnaethant ddefnyddio math o gell sy'n bodoli eisoes, Cell Solar Carbon Perofsgit (C-PSC), sydd wedi'i wneud o haenau gwahanol - titania, sirconia a charbon ar ben – y mae modd argraffu pob un ohonynt.

Er nad ydynt mor effeithlon â chelloedd perofsgit eraill, nid yw celloedd C-PSC yn dirywio mor gyflym oherwydd profwyd eisoes eu bod wedi gweithredu'n sefydlog o dan olau dros gyfnod o flwyddyn.

Mae datblygiad tîm Abertawe yn deillio o optimeiddio'r broses argraffu ar swbstradau gwydr mor fawr â thudalen A4 o bapur. Gwnaethant sicrhau bod yr haenau patrymog wedi'u halinio'n berffaith drwy ddull o'r enw cofrestru, sy'n adnabyddus iawn yn y diwydiant argraffu.

Cynhaliwyd y broses gyfan o weithgynhyrchu yn yr awyr, mewn amodau amgylchynol, heb fod angen y prosesau gwactod uchel a drud sydd eu hangen ar gyfer gweithgynhyrchu silicon.

Gwnaeth tîm Abertawe berfformio'n dda ym mhob un o'u modiwlau:

– hyd at 6.3% o effeithlonrwydd trawsnewid pŵer pan asesir yn erbyn y safon "1 sun" h.y. golau haul wedi'i efelychu'n llawn. Dyma waith blaenllaw ar gyfer dyfais C-PSC o'r maint hwn.

– 11% o effeithlonrwydd trawsnewid pŵer ar 200 lux, sy'n cyfateb yn fras â'r lefelau golau mewn ystafell fyw gyffredin

– 17% o effeithlonrwydd trawsnewid pŵer ar 200 lux, sy'n cyfateb yn fras â'r lefelau golau mewn archfarchnad gyffredin.

Mae'r cyfraddau effeithlonrwydd uchel o dan amodau goleuadau dan do yn dangos bod gan y dechnoleg hon y potensial i gynhyrchu ynni yn yr awyr agored yn ogystal â dyfeisiau electronig pweru bach – megis ffonau clyfar a synwyryddion – dan do.

600 x 498

Dywedodd Dr Francesca De Rossi, cymrawd trosglwyddo technoleg yng Nghanolfan Arloesi a Gwybodaeth SPECIFIC Prifysgol Abertawe:

"Mae ein gwaith yn dangos bod celloedd solar perofsgit yn gallu perfformio'n dda hyd yn oed pan gânt eu cynhyrchu ar raddfa yn fwy nag yr adroddwyd hyd yn hyn yn y gymuned wyddonol. Mae hyn yn hanfodol wrth sicrhau bod y gwaith yn economaidd ac yn ddeniadol er mwyn i'r diwydiant eu gweithgynhyrchu.

Y broses argraffu ar sgrin oedd yn allweddol i'n llwyddiant. Gwnaethom wneud y gorau o hyn er mwyn osgoi diffygion a achosir gan argraffu meysydd mor fawr. Gwnaeth cofrestru haenau yn fanwl gywir a phatrymau'r haen rwystro helpu i wella'r cysylltiadau rhwng celloedd, gan wella perfformiad cyffredinol.

Mae rhagor o waith i'w wneud o hyd, er enghraifft o ran cynyddu'r maes gweithredol – y canran go iawn o'r arwynebedd swbstrad a ddefnyddir ar gyfer cynhyrchu pŵer. Rydym eisoes yn gweithio ar hyn.

Ond mae hyn yn ddatblygiad pwysig gan ein tîm, a allai arwain y ffordd ar gyfer y genhedlaeth nesaf o gelloedd solar."

Cyhoeddwyd y gwaith ymchwil gan Advanced Materials Technologies, a'i gynnal gan ymchwilwyr yng Nghanolfan Arloesi a Gwybodaeth SPECIFIC, a arweinir gan y Cyngor Ymchwil Peirianneg a'r Gwyddorau Ffisegol, Innovate UK a Chronfa Datblygu Rhanbarthol Ewrop drwy Lywodraeth Cymru.

600 x 413

Llun:  tim ymchwil Abertawe, gyda modiwl solar, o flaen y swyddfa ynni positif gyntaf y DU

Coleg Peirianneg, Prifysgol Abertawe