Alienum phaedrum torquatos nec eu, vis detraxit periculis ex, nihil expetendis in mei. Mei an pericula euripidis, hinc partem.
 

โซลาร์เซลล์ยุคใหม่ใสราวกระจก

โซลาร์เซลล์ยุคใหม่ใสราวกระจก

ในยุคสมัยที่ความเข้มข้นของแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศสูงขึ้นจนทำลายสถิติใหม่กันแทบทุกปีมนุษยชาติยังคงต้องการใช้พลังงานมากขึ้นเรื่อยๆอย่างไม่หยุดยั้งเพื่อหล่อเลี้ยงกิจกรรมพื้นฐานต่างๆของการดำเนินชีวิตให้ดำเนินต่อไปได้การเปลี่ยนพลังงานแสงให้กลายมาเป็นพลังงานไฟฟ้าด้วยเซลล์แสงอาทิตย์หรือโซลาร์เซลล์ (solar cell) เป็นทางเลือกของพลังงานที่สะอาดไร้มลพิษและตอบโจทย์ในแง่ของความยั่งยืนได้มากกว่าพลังงานที่ได้มาจากถ่านหินและน้ำมันดิบ แน่นอนว่าทั้งถ่านหินและน้ำมันดิบนั้นถูกใช้จนหมดไปได้ แต่แสงอาทิตย์นั้นใช้ได้ยาวนานราวกับไม่มีวันหมดสิ้น

ทว่าการผลิตพลังงานไฟฟ้าจากโซลาร์เซลล์นั้นยังนับว่าน้อยมาก ในสหรัฐอเมริกาสามารถผลิตไฟฟ้าจากโซลาร์เซลล์ได้เพียง 1.5% ของความต้องการใช้พลังงานเท่านั้น

ในทางทฤษฎี หากคำนวณจากปริมาณแสงอาทิตย์ที่โลกเราได้ รวมทั้งประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าของโซลาร์เซลล์ที่นับวันจะยิ่งมากขึ้นเรื่อยๆ จะพบว่าโรงงานผลิตไฟฟ้าแสงอาทิตย์พื้นที่ 20% ของรัฐเนวาดา (ประมาณ 2 เท่ากว่าๆของพื้นที่จังหวัดนครราชสีมา) ก็สามารถจ่ายไฟให้กับสหรัฐอเมริกาได้ทั้งประเทศแล้ว แต่ในความเป็นจริงเราคงไม่สามารถตั้งโรงไฟฟ้าใหญ่ขนาดนั้นได้ นอกจากนี้การไปติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์ในพื้นที่รกร้างห่างไกลผู้คนก็ต้องแลกมากับต้นทุนการบำรุงรักษาด้วย (ที่สำคัญกระบวนการผลิตโซลาร์เซลล์บางรูปแบบก็สร้างผลกระทบทางสิ่งแวดล้อมด้วยเช่นกัน)

ดร.ริชาร์ด ลุนต์ (Richard Lunt) อาจารย์ประจำสาขาวิศวกรรมเคมีและวัสดุศาสตร์ ร่วมกับคณะวิจัยจากมหาวิทยาลัยมิชิแกนได้ร่วมกันคิดค้นโซลาร์เซลล์แบบใหม่ขึ้น โซลาร์เซลล์ที่เรารู้จักกันดีมีลักษณะเนแผงสีดำทึบ อีกทั้งยังหนาและหนัก แต่โซลาร์เซลล์แบบใหม่จากทีมวิจัยนี้กลับโปร่งใสราวกระจก เบาและยืดหยุ่นได้ดีอย่างไม่น่าเชื่อ!

เนื่องจากโซลาร์เซลล์เป็นอุปกรณ์ที่ดักจับพลังงานแสงเพื่อนำมาเปลี่ยนเป็นพลังงานไฟฟ้าทำให้โซลาร์เซลล์ดั้งเดิมเป็นสีดำทึบเพราะต้องการดูดซับพลังงานแสงเอาไว้ให้ได้มากที่สุดนั่นเอง แต่แสงดวงอาทิตย์นั้นไม่ได้มีแค่แสงในช่วงที่เรามองเห็น แต่ยังมีรังสีชนิดอื่นๆที่เรามองไม่เห็นแผ่ออกมาด้วย เช่นรังสีอัลตราไวโอเลต หรือ UV , รังสีอินฟราเรด (infrared) โซลาร์เซลล์แบบโปร่งใสก่อนหน้านี้จึงเลือกดักจับพลังงานจากรังสี UV และอินฟราเรดแทนที่จะเป็นแสงที่ตาเรามองเห็น แต่เทคโนโลยีดังกล่าวมีข้อจำกัดเพราะโซลาร์เซลล์แบบนี้จะเรืองแสงสีสันต่างๆออกมา

“ผมว่าไม่มีใครอยากใช้กระจกสีหรอกมั้ง ? มันเหมือนเราทำงานอยู่ในผับ ทีมของเราจึงปรับปรุงให้แสงที่เรืองออกมานั้นเป็นแสงที่ตาเรามองไม่เห็น” ริชาร์ดกล่าว

ทีมของริชาร์ดสังเคราะห์สารอินทรีย์โมเลกุลเล็กๆซึ่งมีคุณสมบัติในการดักจับพลังงานแสงขึ้นมาแล้วค่อยๆปรับจูนโครงสร้าง พลิกมุมพันธะไปทีละน้อยเพื่อเฟ้นหารูปแบบการดูดกลืนแสงและการเรืองแสงที่ให้ผลดีที่สุด ผลที่ได้คือพลาสติกใสที่ดูดซับรังสี UV และรังสีอินฟราเรดบางช่วง (near-infrared) แล้วปล่อยรังสีอินฟราเรดซึ่งตามองไม่เห็นออกมา ซึ่งรังสีนี้จะถูกนำไปผลิตเป็นไฟฟ้าโดยแถบโซลาร์เซลล์ที่อยู่ตรงขอบด้านข้าง

ขณะนี้โซลาร์เซลล์โปร่งใสจะมีประสิทธิภาพเพียง 5% ส่วนโซลาร์เซลล์แบบทึบแสงมีประสิทธิภาพ 15-18% แต่ทีมของริชาร์ดยังคงมุ่งมั่นพัฒนาโซลาร์เซลล์แบบใสให้มีประสิทธิภาพสูงขึ้นอย่างต่อเนื่อง แม้โซลาร์เซลล์โปร่งใสจะมีประสิทธิภาพต่ำกว่าโซลาร์เซลล์ทึบแสงแต่ก็มีข้อได้เปรียบในแง่ของการประยุกต์ไปใช้งานหลายอย่าง

สหรัฐอเมริกามีพื้นที่ที่เป็นกระจกราว 5-7 พันล้านตารางเมตรหากเปลี่ยนมาใช้โซลาร์เซลล์โปร่งใสได้ทั้งหมดจะสร้างพลังงานไฟฟ้าได้ 40% ของยอดความต้องการในประเทศซึ่งริชาร์ดให้ความเห็นเพิ่มเติมว่าขณะนี้เรารีดเค้นศักยภาพออกมาได้เพียง 1 ใน 3 เท่านั้น นั่นแปลว่าในอนาคตเรายังมีโอกาสในการสร้างพลังงานไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์ได้อีกมากทีเดียว

ความโปร่งใส ความบางและความยืดหยุ่นของโซลาร์เซลล์แบบใหม่นี้อาจนำไปใช้กับกระจกรถยนต์และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ต่างๆได้ด้วย ต่อไปเราอาจจะได้ใช้สมาร์ทโฟน รวมถึงอุปกรณ์สวมใส่อย่างนาฬิกาหรือแว่นตาอัจฉริยะที่หน้าจอชาร์จไฟได้เองโดยอัตโนมัติขอเพียงแค่อยู่ในบริเวณที่มีแสงอาทิตย์

 

“โซลาร์เซลล์แบบดั้งเดิมได้รับการปรับปรุงพัฒนามาแล้วกว่า 5 ทศวรรษ แต่เราเพิ่งเริ่มต้นกับโซลาร์เซลล์โปร่งใสได้แค่ 5 ปีท้ายที่สุดแล้วเทคโนโลยีนี้น่าจะช่วยสร้างทางเลือกใหม่ที่ไม่แพงและเปิดทางให้เราสร้างพลังงานไฟฟ้าบนพื้นผิวที่ไม่เคยทำได้มาก่อนไม่ว่าจะเล็กหรือใหญ่แค่ไหนก็ตาม” ริชาร์ดกล่าวปิดท้าย

บทความโดย อาจวรงค์  จันทมาศ

ที่มา:

http://msutoday.msu.edu/news/2014/solar-energy-that-doesnt-block-the-view/

http://msutoday.msu.edu/news/2017/transparent-solar-technology-represents-wave-of-the-future/

http://www.un.org/apps/news/story.asp?NewsID=57988

Date

พฤศจิกายน 21, 2017

Category

STEM NEWS