โซลาร์เซลล์ชนิดเพอร์โรฟสไกป์-ซิลิกอนใหม่ประสิทธิภาพสูงทำลายสถิติโลก

การปรับปรุงและพัฒนาประสิทธิภาพของโซลาร์เซลล์สามารถสร้างความแตกต่างอย่างมากกับปริมาณพลังงานไฟฟ้าที่ผลิตได้จากพื้นที่ของแผงโซลาร์เซลล์จำนวนเท่ากัน สิ่งนี้คือเป้าหมายที่นักวิจัยจำนวนมากทั่วโลกต้องการทำให้สำเร็จโดยเร็ว และสถิติโลกได้ถูกทำลายลงอีกครั้งเมื่อโซลาร์เซลล์ชนิดเพอร์โรฟสไกป์-ซิลิกอนใหม่มีประสิทธิภาพสูงที่สุดเท่าที่เคยมีมาถึงเกือบ 30%

จากเดิมวัสดุหลักที่ใช้ทำโซลาร์เซลล์คือซิลิกอนซึ่งมีการพัฒนาจนถึงขีดจำกัดของประสิทธิภาพที่ราว 20% จนเมื่อราว 10 ปีก่อนมีการนำวัสดุชนิดใหม่คือเพอร์โรฟสไกป์ (Perovskite) ซึ่งมีราคาถูกกว่าและบางกว่ามาทำโซลาร์เซลล์ได้ประสิทธิภาพสูงกลายเป็นทางเลือกใหม่เพื่อทดแทนแผ่นซิลิกอนที่มีราคาแพง ต่อมานักวิจัยได้นำวัสดุทั้งสองชนิดมารวมกันเป็นโซลาร์เซลล์ชนิดเพอร์โรฟสไกป์-ซิลิกอน (Perovskite-Silicon Tandem Solar Cell) และโซลาร์เซลล์ชนิดใหม่นี้ได้ถูกพัฒนาให้มีประสิทธิภาพสูงขึ้นอย่างรวดเร็ว

เมื่อห้าปีก่อนได้ประสิทธิภาพสูงสุดที่ 13.7% เพียงสามปีถัดมาก็ขยับเพิ่มเป็น 25.2% และเมื่อต้นปีนี้เองโซลาร์เซลล์ชนิดใหม่นี้ทำประสิทธิภาพสูงถึง 27.7% และล่าสุดทีมวิจัยที่สถาบัน Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) ประเทศเยอรมันสามารถสร้างโซลาร์เซลล์ชนิดเพอร์โรฟสไกป์-ซิลิกอนที่มีประสิทธิภาพสูงถึง 29.15% ซึ่งสูงที่สุดเป็นสถิติโลกใหม่ของเทคโนโลยีนี้ซึ่งเกือบทะลุผ่านไมล์สโตนสำคัญที่ 30% และอยู่ไม่ไกลจากขีดจำกัดทางทฤษฎีที่ 35% แล้วด้วย

เหตุผลสำคัญที่ทำให้โซลาร์เซลล์ชนิดใหม่มีประสิทธิภาพสูงมากเป็นเพราะวัสดุหลักสองชนิดดูดซับพลังงานแสงที่มีความยาวคลื่นต่างกัน ซิลิกอนดูดซับพลังงานย่านแสงสีแดงและย่านอินฟราเรดได้ดี ในขณะที่เพอร์โรฟสไกป์จะทำได้อย่างยอดเยี่ยมในย่านแสงสีเขียวและสีน้ำเงิน ดังนั้นเมื่อนำวัสดุทั้งสองชนิดมาวางซ้อนอยู่ในเซลล์เดียวกันจึงทำให้มีการดูดซับพลังงานทุกย่านความถึ่ของแสงอาทิตย์ ผลคือโซลาร์เซลล์ชนิดใหม่มีประสิทธิภาพสูงขึ้นอย่างมาก

silicon-perovskite-solar-cell-2

“โซลาร์เซลล์ชนิดจับคู่ซิลิกอนกับเพอร์โรฟสไกป์เป็นตัวเลือกที่มีแนวโน้มสามารถก้าวข้ามขีดจำกัด ประสิทธิภาพของโซลาร์เซลล์ได้” ทีมวิจัยกล่าว “ประสิทธิภาพ 29.15% ไม่เพียงเป็นสถิติของเทคโนโลยีนี้แต่มันยังเป็นประสิทธิภาพระดับสูงสุดของบรรดาแผงโซลาร์เซลล์เกิดใหม่อีกด้วย”

ในงานวิจัยนี้ประสิทธิภาพ 29.15% ได้มาจากการทดสอบกับแผงโซลาร์เซลล์ขนาด 1 ซม. x 1 ซม. แต่นักวิจัยบอกว่าการขยายให้มีขนาดเท่ากับที่ใช้งานได้จริงทำได้ไม่ยาก และหลังจากผ่านการทดลองใช้งานนาน 300 ชั่วโมงแผ่นโซลาร์เซลล์นี้ยังคงรักษาระดับ 95 เปอร์เซ็นต์ของประสิทธิภาพเดิมเอาไว้ได้ซึ่งเป็นสัญญาณที่ดีอีกอย่างหนึ่ง

นี่เป็นความสำเร็จครั้งสำคัญอีกครั้งหนึ่งของการพัฒนาโซลาร์เซลล์แต่นักวิทยาศาสตร์ไม่ได้หยุดแต่เพียงเท่านี้พวกเขายังคงเดินหน้าต่อเพื่อไปให้ถึงขีดจำกัดทางทฤษฎีที่ 35% ให้จงได้

“พวกเราสามารถทำได้เกิน 30% อย่างแน่นอน” หนึ่งในทีมวิจัยกล่าว

 

ข้อมูลและภาพจาก eurekalert, sciencealert

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *