โซลาร์เซลล์ชนิด ‘โปร่งใสและยืดหยุ่น’ นวัตกรรมใหม่จากทีมวิจัยที่ MIT

โซลาร์เซลล์เป็นสิ่งที่ยอดเยี่ยมและมีประโยชน์มาก แต่สำหรับบางคนมันอาจจะดูเกะกะรกลูกตา ขณะที่ Tesla ใช้เทคนิคการพรางตาในการทำแผ่นกระเบื้องโซลาร์เซลล์ อีกหลายทีมได้พยายามหาวิธีที่จะทำโซลาร์เซลล์ชนิดโปร่งใส เพื่อจะได้นำมันไปติดไว้ที่หน้าต่าง บนผนัง สมาร์ทโฟน แล็บท็อป หรือพื้นผิวอื่นๆโดยไม่รบกวนสายตา และตอนนี้ทีมวิจัยที่ MIT ได้พัฒนาโซลาเซลล์ใหม่ที่ไม่เพียงแต่โปร่งใสมองไม่เห็นเท่านั้น มันยังยืดหยุ่นได้ดีอีกด้วย เคล็ดลับสำคัญอยู่ที่ขั้วไฟฟ้า (Electrode) ที่ทำจากกราฟืน

แม้ว่าโซลาร์เซลล์ที่ทำจากสารอินทรีย์อาจจะมีประสิทธิภาพด้อยกว่าโซลาร์เซลล์ที่ทำจากซิลิกอน แต่มันมีข้อได้เปรียบอื่นหลายอย่าง ถูกกว่า ทำง่ายกว่า เบากว่า ยืดหยุ่นดีกว่า และยังทำให้โปร่งใสได้ด้วย แต่การทำโซลาร์เซลล์โปร่งใสในปัจจุบันยังต้องใช้ขั้วไฟฟ้าที่ทำจากวัสดุที่มีราคาแพงและเปราะซึ่งมีแนวโน้มจะแตกเมื่อโซลาร์เซลล์โค้งงอ

กราฟืนเป็นตัวนำไฟฟ้าชั้นเลิศและแผ่นกราฟืนที่หนาเพียงอะตอมเดียวจะมองไม่เห็น หากใช้กราฟีนทำเป็นขั้วไฟฟ้าแทนก็จะทำให้ได้โซลาร์เซลล์ที่ยืดหยุ่น, ราคาถูก และโปร่งใสอย่างแท้จริง แต่การนำขั้วไฟฟ้ากราฟีนมาติดกับแผ่นฐานรองก็ไม่ใช่เรื่องง่าย รวมทั้งมีปัญหาการควบคุมการไหลของอิเล็คตรอนให้ผ่านขั้วไฟด้านเดียวอีกด้วย

การใช้ความร้อนหรือกาวในการติดกราฟีนชั้นล่างเข้ากับแผ่นฐานรองอาจทำให้กราฟีนเสียหายและคุณสมบัติการนำไฟฟ้าลดลง ดังนั้นทีมวิจัยของ MIT จึงได้พัฒนาเทคนิคใหม่แทนที่จะใช้กาวหรือสารยึดติดกราฟีนกับแผ่นฐานรอง พวกเขาใช้การพ่นสารเอทิลีนไวนิลแอซีเตดหรือ EVA เป็นชั้นบางๆที่ด้านบนติดมันเข้าด้วยกันคล้ายกับการติดเทปแทนการทากาว การใช้วิธีการนี้ไม่เพียงแต่ทำให้ทั้งสองชั้นติดกันได้ดีไม่เกิดความเสียหายเท่านั้น ยังช่วยแก้ไขปัญหาอีกอย่างโดยไม่ได้ตั้งใจ

“เราโชคดี” Yi Song หนึ่งในทีมวิจัยกล่าว “ขั้วไฟฟ้าชั้นบนและชั้นล่างทำหน้าที่ได้ถูกต้อง (การไหลของอิเล็คตรอน) ซึ่งเป็นผลจากกรรมวิธีที่เราสร้างมันขึ้นมา”

transparent-graphene-solar-cell-2

ทีมวิจัยได้ทดสอบขั้วไฟฟ้ากราฟีนเทียบกับวัสดุมาตรฐานที่ใช้กันอยู่เช่น อลูมิเนียม, อินเดียมทินออกไซด์ (ITO) โดยทำทั้งบนแผ่นฐานรองแบบแข็งและแบบยืดหยุ่น ค่าประสิทธิภาพการแปลงพลังงานหรือ PCE สูงสุดที่ขั้วไฟฟ้ากราฟีนทำได้อยู่ที่ 4.1% แม้จะยังต่ำกว่าโซลาร์เซลล์ทั่วไปอยู่มาก แต่ก็ยังดีกว่าโซลาร์เซลล์โปร่งใสที่ทำก่อนหน้านี้

จากการคำนวณของนักวิจัยพบว่าโซลาร์เซลล์ที่ใช้กราฟีนเป็นขั้วไฟฟ้านี้สามารถเพิ่มประสิทธิภาพขึ้นไปได้ถึง 10% โดยปราศจากการสูญเสียความโปร่งใส ซึ่งนั่นเป็นขั้นต่อไปของโครงการนี้ และนักวิจัยกำลังทำงานเพื่อที่จะขยายขนาดให้ใช้งานกับหน้าต่างและผนังได้ต่อไปอีกด้วย

 

ข้อมูลและภาพจาก   mit.edu, newatlas


Leave a Reply

Your email address will not be published.