โซล่าเซลล์ชนิดใหม่ให้ประสิทธิภาพมากกว่าเซลล์ทั่วไปถึงสองเท่า

ภาพเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดใหม่ ภาพจาก George Washington University

เราคงจะปฏิเสธไม่ได้ว่าพลังงานจากแสงอาทิตย์จะเป็นหนึ่งในแห่งพลังงานไฟฟ้าของอนาคต แต่ปัญหาใหญ่ของการใช้โซล่าเซลล์ในปัจจุบันก็คือประสิทธิภาพการเปลี่ยนพลังงานแสงให้เป็นพลังงานไฟฟ้ายังไม่ดีเพียงพอซึ่งอยู่ที่ช่วง 20 เปอร์เซ็นต์กว่า ๆ แต่การออกแบบโซล่าเซลล์แบบใหม่ให้ประสิทธิภาพถึง 44.5 เปอร์เซ็นต์ซึ่งอาจจะทำให้โซล่าเซลล์ชนิดนี้เป็นโซล่าเซลล์ที่ดีที่สุดในโลก

นักวิทยาศาสตร์จากคณะวิศวกรรมศาสตร์และวิทยาศาสตร์ประยุกต์มหาวิทยาลัย George Washington University ได้ออกแบบโซล่าเซลล์หลายชั้นที่ซึ่งแตกต่างไปจากโซล่าเซลล์ที่พบกันโดยทั่วไป แผงโซล่าเซลล์ชนิดใหม่ประกอบด้วยเซลล์ขนาดเล็กมากซึ่งมีขนาดน้อยกว่า 1 ตารางมิลลิเมตรจำนวนมาก และมีเลนส์ขนาดเล็กมากจำนวนมากเช่นกันที่ทำหน้าที่รวมแสงให้ตกบนเซลล์ขนาดเล็ก ๆ เหล่านั้น นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่าเนื่องจากเซลล์มีขนาดเล็กมากเราสามารถใช้วัสดุที่ดีกว่าในราคาที่สามารถพัฒนาขึ้นมาได้อย่างมีประสิทธิภาพ

เซลล์แสงอาทิตย์ที่ออกแบบมาเป็นชั้น ๆ โดยที่แต่ละชั้นจะมีวัสดุที่แตกต่างกันเพื่อดูดซับพลังงานในแต่ละแถบคลื่นพลังงานของแสง ดังนั้นเมื่อแสงเดินทางผ่านชั้นของเซลล์หลายชั้นหล่านี้ก็จะทำให้ดูดซับพลังงานได้ถึง 44.5 เปอร์เซ็นต์ ซึ่งมากกว่าแผ่นโซล่าเซลล์ธรรมดาที่ให้ประสิทธิภาพเพียงระหว่าง 20 – 30 เปอร์เซ็นต์เท่านั้น

นักวิทยาศาสตร์ได้อธิบายว่าพลังงานของแสงแดดที่กระทบผิวโลกประมาณ 99 เปอร์เซ็นต์ของพลังงานแสงแดดนั้นอยู่ในแถบความยาวคลื่นของแสงแดดระหว่าง 250 นาโนเมตรและ 2500 นาโนเมตร แต่วัสดุที่ใช้ทำโซล่าเซลล์ในปัจจุบันไม่สามารถดูดซับพลังงานในช่วงความยาวคลื่นได้ทั้งหมด การออกแบบเซลล์แสงอาทิตย์ที่เป็นชั้นทำให้แต่ละชั้นสามารถดูดซับพลังงานในช่วงความยาวคลื่นของแสงที่แตกต่างกัน

การออกแบบเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดใหม่นี้นักวิทยาศาสตร์ได้ใช้สารกึ่งตัวนำของแกลเลียมและแอนติโมนี (หรือ GaSb) ซึ่งเป็นสารที่ใช้ในการทำเลเซอร์อินฟราเรดและเครื่องตรวจวัดแสง ชั้นของสารกึ่งตัวนำ GaSb จะถูกประกอบเป็นโครงสร้างซ้อนกันกับชั้นของเซลล์แสงอาทิตย์ที่ทำจากวัสดุที่ใช้ทำเซลล์แสงอาทิตย์โดยทั่วไปเพื่อที่จะดูดซับพลังงานในความยาวคลื่นที่สั้นกว่า

เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดนี้จะมีราคาสูงมากเนื่องจากวัสถุที่ใช้เป็นวัสดุที่มีราคาแพง อย่างไรก็ตามนักวิทยาศาสตร์กล่าวว่าความสำคัญของการศึกษาวิจัยในครั้งนี้ก็เพื่อศึกษาความเป็นไปได้สูงสุดที่เราจะสามารถเปลี่ยนพลังงานแสงให้เป็นพลังงานไฟฟ้า นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่าถึงแม้ว่าราคาที่สูงของวัสดุที่ใช้ทำเซลล์กระบวนการผลิตจะมีราคาที่มีความเป็นไปได้สูงในการผลิต

ในอนาคตอาจจะมีกระบวนการผลิตสารราคาแพงนี้ให้มีราคาถูกลงก็ได้ในอนาคต หรือแม้แต่หาวัสดุที่มีราคาถูกกว่าในการออกแบบเซลล์แสงอาทิตย์เป็นชั้น ๆ  ผลการวิจัยในครั้งนี้ได้ถูกตีพิมพ์ผลงานในวารสาร Advanced Energy Materials  เมื่อวันจันทร์ที่ผ่านมา

 


 

ที่มาวารสาร Advanced Energy Materials 

 

error: กด RightClick แทน