Perovskite Solar Cell เทคโนโลยีเซลล์แสงอาทิตย์ที่น่าจับตามอง
สวัสดีค่ะมิตรชาวไร่ทุกท่าน หากกล่าวถึงพลังงานทางเลือกในปัจจุบัน พลังงานแสงอาทิตย์ถูกนำมาใช้ทดแทนพลังงานจากน้ำมันและก๊าซธรรมชาติมากขึ้น โดยอาศัยเซลล์แสงอาทิตย์เปลี่ยนพลังงานแสงเป็นพลังงานไฟฟ้า หรือที่เรียกว่า โซลาร์เซลล์ (Solar Cell)
โซลาร์เซลล์เป็นสิ่งประดิษฐ์อิเล็กทรอนิกส์ที่เปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานไฟฟ้าได้โดยตรงทำมาจากสารกึ่งตัวนำ ซึ่งดูดกลืนพลังงานแสงอาทิตย์แล้วเปลี่ยนเป็นพลังงานไฟฟ้า โดยไฟฟ้าที่ได้จะเป็นไฟฟ้ากระแสตรง ซึ่งเป็นพลังงานที่ได้เปล่า ไม่มีของเสียที่จะทำให้เกิดมลพิษขณะใช้งาน เป็นอุปกรณ์ที่ติดตั้งอยู่กับที่ไม่มีการเคลื่อนไหวใด ๆ ขณะทำงาน จึงไม่มีปัญหาด้านความสึกหรอ หรือต้องการการบำรุงรักษาเหมือนอุปกรณ์ผลิตพลังงานไฟฟ้าแบบอื่น ๆ ที่สำคัญโซลาร์เซลล์ยังมีน้ำหนักเบา จึงทำให้ได้อัตราส่วนระหว่างกำลังไฟฟ้าต่อน้ำหนักได้ดีที่สุด
อย่างไรก็ดีเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดเพอรอฟสไกต์ คือโซล่าเซลล์ที่ผลิตขึ้นจากแร่ธรรมชาติที่พบในยอดเขา Ural ประเทศรัสเซีย แร่ Perovskite ประกอบด้วยตะกั่วหรือดีบุกกับเฮไลด์ สามารถผสมกับสารละลายเพื่อแปรรูปทำเป็นโซล่าเซลล์ได้ด้วยการพิมพ์สามมิติ ที่สามารถเคลือบสารนี้เป็นแผ่นลงบนวัสดุ เพื่อทำเป็นโซล่าเซลล์ได้ ความโดดเด่นของเซลล์แสงอาทิตย์ชนิด Perovskite คือ น้ำหนักเบา สามารถดัดให้โค้งงอ ขึ้นรูปได้ง่าย และมีต้นทุนทางวัสดุที่ต่ำ สิ่งสำคัญคือสามารถดูดซับแสงได้ในระดับเดียวกับซิลิกอน
เซลล์แสงอาทิตย์ชนิด Perovskite ทั่วไปจะประกอบด้วยวัสดุฐานรองนำไฟฟ้า ชั้นส่งผ่านอิเล็กตรอน (นิยมใช้ไทเทเนียมไดออกไซด์, TiO2) ชั้นเพอรอฟสไกต์เป็นตัวดูดซับแสงที่ดี ชั้นส่งผ่านโฮล และชั้นขั้วแคโทด (นิยมใช้โลหะทองหรือเงิน) ซึ่งเป็นโครงสร้างที่นิยมมากที่สุดเนื่องจากให้ค่าประสิทธิภาพสูงถึง 23.7% ประกอบกับการมีข้อดีในแง่การสังเคราะห์ที่ไม่ยุ่งยากและกระบวนการมีราคาไม่แพงเมื่อเทียบกับเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดซิลิกอน
ทว่าภายใต้ประสิทธิภาพที่สูงก็ยังมีเรื่องอื่นที่ต้องให้ความสำคัญ แม้ว่าต้นทุนการผลิตจะต่ำกว่าโซล่าเซลล์แบบซิลิกอน แต่ยังมีต้นทุนด้านอุปกรณ์การใช้และการแปรรูปไฟฟ้าที่มีราคาที่ค่อนข้างสูง รวมถึงประเด็นด้านความทนทานและความปลอดภัย เพราะเซลล์แสงอาทิตย์ชนิด Perovskite ใช้สารอินทรีย์บางชนิดที่เป็นส่วนประกอบจึงทำให้ไม่ทนต่อความชื้นและออกซิเจน ทำให้นักวิจัยต้องพัฒนาปรับปรุงความคงทนด้วยวิธีต่าง ๆ เพื่อให้เซลล์แสงอาทิตย์มีความคงทนและเหมาะจะนำไปประยุกต์ใช้กับอุปกรณ์ต่าง ๆ รวมถึงการพัฒนาให้สามารถเตรียมได้จริงในระดับอุตสาหกรรม
ในฐานะนักพัฒนาพลังงานทดแทนอีกกลุ่มของประเทศ เราเชื่อว่าประเทศไทยสามารถคิดค้นและพัฒนาเทคโนโลยีโซลาร์เซลล์ที่เหมาะสมกับภูมิอากาศและภูมิประเทศของเราได้ แม้เซลล์แสงอาทิตย์ Perovskite จะน่าสนใจและเป็นที่จับตามองอยู่ในขณะนี้ แต่อย่างไรก็ดีประเทศไทยยังไม่สามารถค้นพบแร่ชนิดนี้ได้ด้วยปัจจัยต่าง ๆ อีกทั้งข้อเสียของ Perovskite ที่ไม่สามารถทนความชื้นได้ อาจไม่เหมาะสมกับสภาพอากาศบ้านเรา ที่ถึงแม้จะมีแดดมากแต่ก็มีฝนตกตลอดมากเช่นกัน
ที่มาข้อมูล-ภาพ
