แผงพลังงานแสงอาทิตย์ หรือแผงโซลาร์เซลล์ (Solar Cell) ปัจจุบันมีความแพร่หลายมากขึ้น

แผงพลังงานแสงอาทิตย์ หรือแผงโซลาร์เซลล์ (Solar Cell) ปัจจุบันมีความแพร่หลายมากขึ้น และถูกนำไปใช้ในหลากหลายแห่งและนิยมใช้แผงแบบผลึกกันเนื่องด้วยราคาต่ำกว่า ในความเป็นจริงแผลโซลล่าเซลล์แบ่งประเภทออกตามวัสดุที่ผลิตเป็น 2 ประเภทคือแบบแผ่นฟิล์มบางที่มีราคาสูงกว่าอีกประเภทที่นิยมนั่นคือแบบผลึก ทีมงานค้นคว้าวิจัยของมหาวิทยาลัย Penn State ค้นพบถึงความเป็นไปได้ในการนำวัสดุ 2 ชนิดมาผลิตแผงโซลาร์เซลล์แบบฟิล์มบางที่มีประสิทธิภาพกว่า 34 เป็นจุดเริ่มต้นให้พัฒนาแผงโซลาร์เซลล์ฟิล์มบางที่มีประสิทธิภาพสูงสุดในราคาที่เอื้อมถึงได้

ย้อนไปกว่าทศวรรษ สมัยแผงโซลาร์เซลล์กำเนิดขึ้นและยังไม่ได้เป็นที่นิยม เนื่องด้วยค่าลงทุนสำหรับติดตั้งปริมาณสูง จวบจนถึงปัจจุบันผู้คนเริ่มตระหนักถึงความสำคัญของพลังงานหมุนเวียนมากยิ่งขึ้นและเป็นสาเหตุให้แผลโซลาร์เซลล์ได้รับความนิยมเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ

แผงโซลาร์เซลล์ประกอบด้วย 2 ส่วนหลักๆ ส่วนแรกชื่อว่า Optical side ที่เป็นด้านที่รับแสงอาทิตย์และรวบรวมไว้ภายในระบบ อีกส่วนหนึ่งชื่อว่า Electrical side อันมีหน้าที่แปลงพลังงานจากที่เก็บได้ในรูปของพลังงานแสงอาทิตย์ให้เป็นพลังงานไฟฟ้า ปัจจุบันนักวิจัยเฉพาะด้านเกี่ยวกับแสงต่างระดมความคิดช่วยกันพัฒนาวิธีที่ทำให้แผงโซลาร์เซลล์มีความสามารถในการเก็บแสงได้มีประสิทธิภาพเพิ่มขึ้น ในทางเดียวกันนักวิจัยด้านเกี่ยวกับไฟฟ้าต่างก็เร่งหาวิธีแปลงรูปพลังงานให้ได้มีประสิทธิภาพมากที่สุดเช่นกัน

Akhlesh Lakhtakia อาจารย์คณะวิศวกรรมศาสตร์ของมหาวิทยาลัย Penn State ได้ออกมาอธิบายเกี่ยวกับรูปแบบงานวิจัยหนึ่งที่เขาและเพื่อนอาจารย์อีกท่านนามว่า Charles Godfrey ที่ร่วมกันพัฒนาโครงการออกแบบแผงโซล่าเซลล์ ได้ข้อสรุปว่าการพัฒนาแผงนี้ต้องมีการพัฒนาควบคู่กันไปทั้งระบบแสงและระบบไฟฟ้า และมุ่งเน้นไปที่ด้านประสิทธิภาพของการผลิตพลังงานออกมา หากผลคำนวณประสิทธิภาพของแผงโซล่าเซลล์ที่วิจัยและพัฒนาออกมาไม่สูงกว่า 30% ก็ยังถือว่าไม่ผ่านเกณฑ์ของงานวิจัยนี้เพราะไม่ได้สร้างความแตกต่างจากแผงโซล่าเซลล์ทั่ไปที่มีอยู่เลย

Lakhtakia ได้ทำการสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์เพื่อทดสอบความเป็นไปได้ของการกำหนดค่าและวัสดุเพื่อให้ผู้อื่นสามารถทดสอบผลลัพธ์ได้ เขากล่าวว่าปัญหาหลักคือโครงสร้างทางคณิตศาสตร์ของการเพิ่มประสิทธิภาพของแสงและไฟฟ้านั้นแตกต่างกันมาก

เขาอธิบายว่าโซลาร์เซลล์เป็นอุปกรณ์ง่ายๆ ชั้นบนสุดมีหน้าที่ให้แสงแดดตกกระทบชั้นแปลงพลังงาน วัสดุที่เลือกใช้ในการแปลงพลังงาน, ดูดซับแสงและสร้างกระแสของอิเล็กตรอนที่มีประจุลบและประจุบวกซึ่งเคลื่อนที่ไปในทิศทางตรงกันข้ามกัน อนุภาคที่มีประจุแตกต่างกันจะถูกถ่ายโอนไปยังชั้นด้านบน ส่วนด้านล่างมีหน้าที่ปล่อยกระแสไฟฟ้าออกจากเซลล์เพื่อใช้งาน ปริมาณพลังงานที่เซลล์สามารถผลิตได้ขึ้นอยู่กับปริมาณแสงแดดที่สะสมได้และความสามารถของชั้นการแปลงพลังงาน วัสดุที่แตกต่างกันก็ย่อมทำปฏิกิริยากับความยาวคลื่นแสงที่แตกต่างกันด้วย

Lakhtakia ตัดสินใจไม่ใช้วิธีในการผลิตแผงโซลาร์เซลล์ทั่วไปที่มักใช้วัสดุชนิดเดียวผลิตออกมาเป็นเนื้อเดียวในแต่ละส่วน แต่ทดลองใช้การผลิตด้วยวัสดุดูดซับสองชนิดในฟิล์มบางสองชนิดที่ต่างกัน และจำเป็นต้องทำให้ชั้นดูดซับไม่เป็นเนื้อเดียวกันด้วย ซึ่งนักวิจัยได้เลือกวัสดุมีจำหน่ายในท้องตลาด ได้แก่ คอปเปอร์อินเดียมแกลเลียมดิสไลไนด์ (CGIS) และ ทองแดงสังกะสีดีบุกซัลเฟอร์ซีลีไนด์ (CZTSSe) ประสิทธิภาพของ CIGS อยู่ที่ประมาณ 20% และ CZTSSe อยู่ที่ประมาณ 11%

วัสดุทั้งสองน่าจะทำงานเข้ากันได้ในเซลล์แสงอาทิตย์เนื่องจากโครงสร้างของวัสดุทั้งสองมีโครงสร้างตาข่ายที่เหมือนกัน ดังนั้นจึงสามารถแยกชั้นได้และสามารถดูดซับความถี่ที่แตกต่างกันของสเปกตรัมได้ด้วย ซึ่งผลจากการทดลองพบว่าการทำงานร่วมกันของแผ่นฟิล์มสองชั้นจากวัสกุสองชนิดผลิตพลังงานได้มีประสิทธิภาพมากกว่าค่าเฉลี่ยของแผงโซลาร์เซลล์ทั่วไปถึง 34% อันอาจนำมาซึ่งจุดเริ่มต้นให้เกิดนวัตกรรมการผลิตแผงโซลาร์เซลล์รูปแบบใหม่ที่พัฒนากว่าที่เป็นอยู่ในปัจจุบัน

https://scitechdaily.com/two-layers-are-better-than-one-for-efficient-solar-cells-affordable-thin-film-solar-cells-with-34-efficiency/