Skip to content

เปิดอนาคตด้วยแผงโซลาร์เซลล์จากพืช

มิถุนายน 24, 2014 -

แผงโซลาร์เซลล์ที่ทั้งใหญ่ หนัก แถมยังมีราคาแพงจะกลายเป็นอดีต เมื่อนักวิจัยค้นพบวิธีผลิตแผงโซลาร์เซลล์ที่มีราคาถูก และมีประสิทธิภาพกว่าที่ใช้อยู่ในปัจจุบันมากนัก  

แผงโซลาร์เซลล์ที่ทั้งใหญ่ หนัก แถมยังมีราคาแพงจะกลายเป็นอดีต เมื่อนักวิจัยค้นพบวิธีผลิตแผงโซลาร์เซลล์ที่มีราคาถูก และมีประสิทธิภาพกว่าที่ใช้อยู่ในปัจจุบันมากนัก ช่วยสร้างอนาคตที่สดใสให้กับประชากรในโลกที่ห่างไกลความเจริญ ผู้ใช้โทรศัพท์มือถือ แม้กระทั่งโครงการอวกาศ

เทคโนโลยี ของมนุษย์สามารถผลิตแผงโซลาร์เซลล์ขึ้นมาโดยใช้สารประกอบของซิลิกอน (Silicon) ทั้งแบบ ผลึกเดี่ยว ผลึกมัลติคริสตัลไลน์ หรือแบบฟิล์มบางอะมอร์ฟัสซิลิกอนที่มีคุณสมบัติพิเศษที่ทำให้แสงลอดผ่านไป ได้ แต่ต้องยอมรับว่าแผงโซลาร์เซลล์ที่ใช้ซิลิกอนในการสร้างประจุไฟฟ้าจากแสง อาทิตย์นั้นมีประสิทธิภาพต่ำ เมื่อเทียบกับขนาด น้ำหนัก และพื้นที่ของแผงโซลาร์เซลล์

เทคโนโลยี ปัจจุบันอาศัยชั้นของซิลิกอนที่เรียงซ้อนกัน ภายในช่องว่างระหว่างชั้นบรรจุสารที่ใช้สร้างความต่างศักย์ระหว่างซิลิกอนชั้นบนกับชั้นล่าง ทำให้เกิดความต่างศักย์และประจุอิเล็กตรอนที่สามารถเคลื่อนที่ได้

โดยทั่วไปจะใช้หลักการพื้นฐานเคมีของอะตอมซิลิกอนที่มีอิเล็กตรอนชั้นนอกสุด 4 อะตอม เป็นพื้นฐาน และจะมีการเพิ่มอิเล็กตรอนของฟอสฟอรัส (Phosphorus) เข้าไปในวงโคจรชั้นนอกสุดของซิลิกอน ทำให้วงโคจรชั้นนอกสุดของซิลิกอนมีอิเล็กตรอนเพิ่มขึ้นเป็น 5 อะตอม ทำให้มีศักย์เป็นประจุลบมากขึ้น โดยแผ่นซิลิกอนดังกล่าวจะอยู่ในบริเวณด้านบนของแผ่นโซลาร์เซลล์

ส่วนแผ่นซิลิกอนด้านล่างจะมีการลดจำนวนอิเล็กตรอนของซิลิกอนด้วยสารโบรอน (Boron) ทำให้วงโคจรชั้นนอกสุดของซิลิกอนมีอะตอมเพียง 3 ตัว ทำหน้าที่เป็นขั้วบวก

เมื่อเกิดความไม่สมดุลของอะตอมของชั้นซิลิกอนจึงเกิดการปรับสมดุลของชั้นอิเลกตรอนของซิลิกอนแต่ละโมเลกุล โดยเมื่อมีพลังงานจากแสงอาทิตย์เข้ามากระทบยิ่งทำให้กระบวนการสร้างสมดุล เร็วขึ้นทำให้เกิดประจุอิเล็กตรอนอิสระที่มีความต่างศักย์และสามารถเคลื่อน ที่ระหว่างชั้นซิลิกอนได้ ซึ่งนั่นก็คือกระแสไฟฟ้านั่นเอง

ขั้นตอนการผลิตแผงโซลาร์เซลล์จากซิลิกอนก็มีความซับซ้อน และใช้เทคโนโลยีระดับสูงที่มีเฉพาะในโรงงานพิเศษเท่านั้น ดังนั้น ต้นทุนการผลิตจึงสูง (มาก) ทำให้ผู้ที่สนใจจะมีส่วนรักษ์โลกโดยการผลิตไฟฟ้าสะอาดปลอดมลภาวะ ต้องส่ายหน้ากันไปตามๆ กัน

แต่ด้วยวิธีการของ อังเดรส เมอร์ชิน นักวิจัยแห่งสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ (เอ็มไอที) ที่ต่อยอดผลงานวิจัยของ ชูกวง จาง นักวิจัยสถาบันเดียวกัน สามารถคิดค้นวิธีการผลิตแผงโซลาร์เซลล์ประสิทธิภาพสูงจาก เซลล์โฟโต้ซิสเต็ม-ไอ (Photosystem-I)ที่ทำหน้าที่สังเคราะห์แสงสำหรับพืช!! โดยนำเทคโนโลยีนาโนเข้ามาประกอบเพื่อสร้าง “ป่านาโน” (NanoForest) ของสังกะสีออกไซด์ (Zinc Oxide) ผนวกกับไททาเนียมไดออกไซด์ (Titanium Dioxide) ที่มีรูพรุน ก่อนเคลือบด้วยสารสกัดจากแบคทีเรียเพื่อใช้ดึงดูดแสงอาทิตย์เข้ามายังสารโฟโต้ซิสเต็ม-ไอ ที่เคลือบอยู่บนป่านาโนเหล่านั้น

นอกจากนั้น ป่านาโนที่มีลักษณะเป็นท่อซึ่งสามารถนำไฟฟ้าได้ยังทำหน้าที่เป็นสื่อไฟฟ้า ที่ผลิตได้จากสารโฟโต้ซิสเต็ม-ไอ ที่เคลือบอยู่บนพื้นผิวขนาดใหญ่ (เพราะรูปทรงของป่านาโนเป็นแบบ 3 มิติ จึงมีพื้นที่เคลือบสารและสัมผัสแสงทั้งกว้าง ยาว และสูง) เมื่อเทียบกับพื้นที่ของแผ่นรองรับ

ขณะเดียวกัน สารไททาเนียมไดออกไซด์ที่มีสีขาว จึงเป็นสารประกอบของโลชั่นกันแดดและ ผลิตภัณฑ์อื่นๆ ที่ต้องการสีขาว ยังมีคุณสมบัติพิเศษอีกประการหนึ่งคือ เป็นตัวดูดซับแสงอัลตร้าไวโอเลตได้เป็นอย่างดี ทำให้การดูดซับพลังงานจากแสงอาทิตย์เป็นไปได้ดียิ่งขึ้น

ตัวอย่างที่ เมอร์ชิน ผลิตออกมาสามารถผลิตกระแสไฟได้ดีกว่าผลิตภัณฑ์ที่จาง สร้างขึ้นมา ถึง 10,000 เท่า แต่อย่างไรก็ดี เมอร์ชิน ยังต้องพัฒนาเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าจากแผงโซลาร์เซลล์ที่ใช้สาร อินทรีย์ในการผลิตไฟฟ้าให้ได้เพิ่มขึ้นอีก 10 เท่าจากระดับปัจจุบัน ที่สามารถผลิตไฟฟ้าโดยเปลี่ยนปริมาณแสงอาทิตย์เป็นไฟฟ้าได้ในระดับ 0.1 % ของปริมาณแสงอาทิตย์ที่ตกกระทบ

อย่างไรก็ตาม โครงการของ เมอร์ชิน มีจุดเด่นประการหนึ่งคือ ขั้นตอนการผลิตแผงโซลาร์เซลล์สารอินทรีย์นั้นมีต้นทุนต่ำมากเมื่อเทียบกับ การผลิตแผงโซลาร์เซลล์แบบสารซิลิกอน ทั้งยังใช้เทคโนโลยีที่ไม่สูงมากทำให้นักเรียน นักศึกษา หรือบุคคลที่สนใจสามารถผลิตขึ้นมาได้ไม่ยากนัก

ยิ่งไปกว่านั้นการที่ต้นทุนการผลิตแผงโซลาร์เซลล์ชนิดนี้มีราคาถูก และง่าย ทำให้ เมอร์ชิน หวังว่าสักวันหนึ่งผลิตภัณฑ์ที่ตนเองคิดค้นขึ้นมาจะช่วยผลิตไฟฟ้าเพื่อให้ แสงสว่างแก่ชาวบ้านที่อยู่ห่างไกลความเจริญ หรือจะใช้ในการชาร์จแบตเตอรี่โทรศัพท์มือถือเพื่อใช้ติดต่อสื่อสารกับโลกภาย นอก หรือจะใช้เป็นที่ชาร์จโทรศัพท์มือถือทั่วไปได้อีกทางหนึ่ง

นักวิจัยรายนี้ตั้งเป้าหมายที่จะเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าจากพลังแสง อาทิตย์โดยเซลล์ชนิดนี้เพิ่มขึ้นเป็น 1-2% ของปริมาณแสงอาทิตย์ที่ตกกระทบ และพัฒนาผลิตภัณฑ์ให้มีขนาดเล็กเท่ากับกระดาษแผ่นเดียว และลงทุนซื้อหาสารเคมีที่ใช้เคลือบแผงโซลาร์เซลล์จากสารอินทรีย์เพิ่มเติม เท่านั้น

รวมทั้งพัฒนาแผงโซลาร์เซลล์ประเภทนี้ให้อยู่ในรูปผงที่ใช้ผสมลงไปในสีที่ใช้ทา หลังคาบ้าน หรือผนังบ้าน ก่อนที่จะต่อเชื่อมวงจรเพื่อให้กระแสไฟฟ้าได้ไหลเข้าสู่เครื่องใช้ไฟฟ้าที่ ต้องการ

ซึ่งความคิดดังกล่าวของ เมอร์ชิน นั้นดูเหมือนจะไม่ไกลเกินความจริง เมื่อขั้นตอนการพัฒนาเทคโนโลยีนาโน ได้ก้าวไกลมาถึงปัจจุบัน และมีแนวโน้มว่าผลิตภัณฑ์ท่อคาร์บอนจะเป็นผลิตภัณฑ์ราคาถูกที่มีการผลิตออก มาเป็นจำนวนมาก เพราะมีความต้องการในการใช้งานในหลากหลายรูปแบบ

อีกไม่นาน บริษัทพลังงานคงต้องหันมามองเทคโนโลยีการผลิตไฟฟ้า “สะอาด” เช่นนี้อย่างแน่นอน

Related Posts