วันจันทร์, สิงหาคม 15, 2022
หน้าแรกCOLUMNISTS“Organic Solar Cell” เทคโนโลยีโซลาร์เซลล์แบบใหม่ โปร่งใส ต้นทุนต่ำ
- Advertisment -spot_imgspot_img

“Organic Solar Cell” เทคโนโลยีโซลาร์เซลล์แบบใหม่ โปร่งใส ต้นทุนต่ำ

Organic Solar Cell: Photovoltaic that Uses Organic Electronics

“…. เซลล์แสงอาทิตย์โพลีเมอร์ Polymer Solar Cells ยังมีศักยภาพในการเป็นวัสดุโปร่งใส Transparency เหมาะสมที่จะประยุกต์ใช้กับหน้าต่าง ผนังอาคาร อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ยืดหยุ่น หรือเป็นแผ่นโค้งงอได้ และอื่นๆ อีกมากมาย ..”

เทคโนโลยีโซลาร์เซลล์รูปแบบใหม่ ๆ เช่น เซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์ Organic Solar Cells มีราคาถูกกว่าในการผลิต และมีความยืดหยุ่นมากกว่าเซลล์สุริยะที่ทำจากผลึกซิลิกอน Crystalline Silicon แต่มิได้ให้ประสิทธิภาพ หรือความเสถียรในระดับเดียวกัน ..

ข้อดีของเซลล์แสงอาทิตย์ออร์แกนิก Organic Solar Cells นั้นชัดเจน พวกมันบาง ยืดหยุ่นได้เหมือนแผ่นฟอยล์ Foil และสามารถปรับให้เข้ากับพื้นผิวต่าง ๆ ได้ .. ความยาวคลื่นที่แสงแดดถูกดูดซับสามารถปรับแต่งได้ผ่านโมดูลมาโคร Macromodules .. หน้าต่างอาคารสำนักงาน Office Window ที่เคลือบด้วยเซลล์แสงอาทิตย์ออร์แกนิก จะดูดซับสเปกตรัมแสงสีแดง และอินฟราเรด Red & Infrared Spectrum ซึ่งไม่เพียงแต่คัดกรองการแผ่รังสีความร้อนเท่านั้น แต่ยังผลิตกระแสไฟฟ้าได้ในเวลาเดียวกัน ..

Semi – Transparent Organic Solar Cell for Window Applications / Organic Solar Cell Exhibits a 40% Transparency | Credit: Michigan Engineering

เซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์ Organic Solar Cell : OSC หรือเซลล์แสงอาทิตย์พลาสติก Plastic Solar Cell เป็นเซลล์ผลิตไฟฟ้าพลังแสงอาทิตย์ Solar Photovoltaic Cell ประเภทหนึ่งที่ใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อินทรีย์ Organic Electronics ซึ่งเป็นสาขาของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่เกี่ยวข้องกับโพลีเมอร์อินทรีย์ Organic Polymers ที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า หรือโมเลกุลสารอินทรีย์ขนาดเล็ก Small Organic Molecules สำหรับการดูดซับแสง Light Absorption และการเคลื่อนย้ายประจุเพื่อผลิตกำลังไฟฟ้าจากแสงแดดด้วย Photovoltaic Effect .. เซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์ส่วนใหญ่ เป็นเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดโพลีเมอร์ Polymer Solar Cells ..

โมเลกุลของวัสดุที่ใช้ในเซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์ Organic Solar Cell สามารถแปลงคลื่นแสงให้เป็นพลังงานได้ปริมาณมาก และมีราคาถูก ส่งผลให้ต้นทุนการผลิตต่ำสำหรับการผลิตกำลังไฟฟ้าในปริมาณมาก เมื่อรวมกับความยืดหยุ่นของโครงสร้างโมเลกุลอินทรีย์ Organic Molecules แล้ว เซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์ Organic Solar Cell จึงมีความคุ้มค่าสำหรับการใช้งาน Photovoltaic Applications ในหลากหลายรูปแบบสำหรับตลาด Solar PV เชิงพาณิชย์ขนาดใหญ่จากนี้ไป ..

วิศวกรรมระดับโมเลกุล Molecular Engineering สามารถเปลี่ยนช่องว่างของ Band Gap ได้ ทำให้สามารถปรับค่าทางอิเล็กทรอนิกส์ได้ง่าย รวมทั้ง ค่าสัมประสิทธิ์การดูดกลืนแสงของโมเลกุลอินทรีย์ที่อยู่ในระดับสูงนั้น คือ ประเด็นที่โดดเด่น .. ดังนั้น แสงปริมาณมากจึงสามารถดูดซับไว้ได้ด้วยวัสดุจำนวนเล็กน้อย โดยปกติแล้วจะอยู่ที่หลายร้อยนาโนเมตร ข้อเสียเปรียบหลักที่เกี่ยวข้องกับเซลล์สุริยะอินทรีย์ คือ ประสิทธิภาพ ความเสถียร และความแข็งแรงที่ต่ำกว่า หากเทียบกับเซลล์แสงอาทิตย์อนินทรีย์ Inorganic Photovoltaic Cells เช่น เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดซิลิคอน Silicon Solar Cells ..

อย่างไรก็ตาม เมื่อเปรียบเทียบคุณสมบัติทางกายภาพอื่น ๆ กับอุปกรณ์ Solar PV ที่ใช้ซิลิกอนเป็นฐาน Silicon-Based Devices แล้ว เซลล์แสงอาทิตย์โพลีเมอร์ Polymer Solar Cells มีน้ำหนักเบากว่า ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับเซ็นเซอร์อัตโนมัติขนาดเล็ก Small Autonomous Sensors ที่อาจใช้แล้วทิ้ง และราคาไม่แพง มีความยืดหยุ่น ปรับแต่งได้ในระดับโมเลกุล และอาจมีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมน้อยกว่า ..

เซลล์แสงอาทิตย์โพลีเมอร์ Polymer Solar Cells ยังมีศักยภาพในการเป็นวัสดุโปร่งใส Transparency เหมาะสมที่จะประยุกต์ใช้กับหน้าต่าง ผนังอาคาร อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ยืดหยุ่น หรือเป็นแผ่นโค้งงอได้ และอื่นๆ อีกมากมาย .. ข้อเสียหลักของเซลล์แสงอาทิตย์โพลีเมอร์ Polymer Solar Cells ที่น่ากังวลในอดีต ได้แก่ เซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์ส่วนใหญ่ มักมีประสิทธิภาพเพียงประมาณ 1 ใน 3 ของ Solar PV วัสดุแข็งทั่วไป และพบการเสื่อมสภาพ หรือการย่อยสลายทางเคมีได้ง่ายกว่า …

แม้ว่าจะมีปัญหาเกี่ยวกับประสิทธิภาพ และด้านความเสถียรของเซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์ Organic Solar Cells หรือ Polymer Solar Cells ก็ตาม แต่เนื่องจากพวกมันมีต้นทุนที่ต่ำ น้ำหนักเบา และความเป็นไปได้ในการพัฒนาประสิทธิภาพให้สูงขึ้นได้ รวมทั้งความต้องการอาคารประหยัดพลังงานที่เพิ่มขึ้นในชุมชน ทำให้เซลล์แสงอาทิตย์ Organic Solar Cells ชนิดนี้ เป็นที่นิยมสำหรับงานวิจัยในหลายสถาบันวิจัยทั่วโลก ..

ในปี 2558 เซลล์แสงอาทิตย์โพลีเมอร์ Polymer Solar Cells สามารถบรรลุประสิทธิภาพมากกว่า 10% ผ่านโครงสร้าง Tandem-Cell Structure .. ทั้งนี้ ตั้งแต่ปี 2561 เป็นต้นมา ประสิทธิภาพของพวกมันเพิ่มขึ้นทำลายสถิติสำหรับเซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์อยู่ที่ 17.3% ด้วยโครงสร้าง Tandem Structure เช่นกัน หมายถึง เซลล์แสงอาทิตย์โครงสร้างแบบมัลติจังก์ชัน Multijunction Solar Cells จะให้ประสิทธิภาพสูงกว่า และสามารถเพิ่มประสิทธิภาพการแปลงพลังงานคลื่นแสงให้เป็นกำลังไฟฟ้าได้เหนือชั้นกว่าโครงสร้างเซลล์แบบแยกเดี่ยว Single-Junction Cells Structure ..

Organic Photovoltaic Cells : OPV เป็นที่นิยมในตลาดเซลล์แสงอาทิตย์แบบบูรณาการในอาคาร Building-Integrated Photovoltaics : BIPV ..

อาคารซึ่งทำตัวเหมือนเซลล์แสงอาทิตย์ผลิตกำลังไฟฟ้า Building as the Solar PV กำลังเป็นที่นิยมในอนาคตจากนี้ไป .. เซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์ Organic Photovoltaic Cells : OPV คือ หนึ่งในตัวเลือกสำหรับอาคารเหล่านี้ที่น่าสนใจยิ่ง .. พวกมัน เป็นเซลล์ไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ที่ใช้สารโพลิเมอร์อินทรีย์ที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า หรือโมเลกุลสารอินทรีย์ขนาดเล็ก เพื่อดูดซับคลื่นแสงย่านความถี่ที่กว้างกว่าสำหรับการผลิตกำลังไฟฟ้า .. ในเซลล์ไฟฟ้า Solar PV สารอินทรีย์ ไอ หรือสารละลายอินทรีย์บาง ๆ หลายชั้นจะถูกสะสม และยึดไว้ระหว่างอิเล็กโทรดสองขั้วเพื่อส่งจ่ายกระแสไฟฟ้า ..

ข้อดี และข้อเสียของเซลล์ Solar PV สารอินทรีย์ ที่มองเห็นได้นั้น .. ปัจจุบันเซลล์ OPV Cells เป็นที่นิยมมากที่สุดในตลาดเซลล์แสงอาทิตย์แบบบูรณาการในอาคาร Building-Integrated Photovoltaics: BIPV เนื่องจากใช้คุณสมบัติในการเป็นตัวดูดซับประเภทต่างๆ ในเซลล์สารอินทรีย์ได้ รวมทั้ง อุปกรณ์ OPV เหล่านี้ มีหลายสี และยังสามารถทำให้โปร่งใส Transparency เหมือนเช่นกระจกได้อีกด้วย .. ข้อได้เปรียบด้านความสวยงาม และโปร่งแสงนี้ ทำให้ OPV Cells เป็นตัวเลือกยอดนิยมสำหรับแอปพลิเคชัน BIPV ที่ไม่เหมือนใคร .. นอกจากนี้ บริษัทฯ ที่ดำเนินธุรกิจเกี่ยวกับวัตถุดิบที่ใช้ผลิตเซลล์แสงอาทิตย์สารอินทรีย์ Organic Photovoltaic Cells สำหรับงานก่อสร้างนั้น มีอยู่เป็นจำนวนมาก ส่งผลให้ต้นทุนการผลิตลดลง และราคาในตลาดก็ถูกลงอย่างมากในเวลาต่อมา ..

อย่างไรก็ตาม เช่นเดียวกับตัวเลือกฟิล์มบางอื่น ๆ ปัจจุบันเซลล์แสงอาทิตย์สารอินทรีย์ ยังทำงานได้ด้วยประสิทธิภาพค่อนข้างต่ำ โดยทั่วไปแล้ว OPV จะมีประสิทธิภาพเพียงประมาณ 11% แม้ว่าล่าสุดจะสามารถทำได้ถึง 17.3% แล้วก็ตาม แต่การเพิ่มโมดูลในขณะที่รักษาประสิทธิภาพให้สูงนั้น ยังคงเป็นปัญหาสำหรับเทคโนโลยี การวิจัยส่วนใหญ่ในปัจจุบันเกี่ยวกับ OPV จึงมุ่งเน้นไปที่การเพิ่มประสิทธิภาพให้สูงขึ้นนั่นเอง ..

ข้อเสียอีกประการหนึ่งของเทคโนโลยี Organic Photovoltaic Cells : OPV คือ อายุการใช้งาน .. เทคโนโลยีนี้ มีอายุการใช้งานที่สั้นกว่าทั้งแผง Solar PV รูปแบบเดิม และตัวเลือกฟิล์มบางอื่น ๆ .. การวิจัย และพัฒนา เพื่อป้องกันการเสื่อมสภาพของเซลล์ไฟฟ้าที่ใช้วัสดุสารอินทรีย์ Organic PV Cell เทียบกับโมดูลสารอนินทรีย์ Inorganic Cell Modules เป็นความพยายามอย่างต่อเนื่องสำหรับผลิตภัณฑ์เซลล์แสงอาทิตย์ที่ใช้สารอินทรีย์ Organic ในอนาคต ..

ทั้งนี้ ห้องปฏิบัติการพลังงานทดแทนแห่งชาติของสหรัฐฯ National Renewable Energy Laboratory : NREL ชี้ให้เห็นว่าอาจมีความท้าทายทางเทคนิคสำคัญที่ต้องเอาชนะก่อนเพื่อทำต้นทุนติดตั้งของเซลล์แสงอาทิตย์แบบบูรณาการในอาคาร Building-Integrated Photovoltaics : BIPV ให้สามารถแข่งขันกับแผงเซลล์แสงอาทิตย์ Solar PV รูปแบบเดิม .. อย่างไรก็ตาม มีความเห็นเป็นเอกฉันท์ว่า เนื่องการก่อสร้างอาคารประหยัดพลังงาน ส่งผลให้ระบบ BIPV ได้กลายเป็นกระดูกสันหลังของเป้าหมายของยุโรปทั้งในเชิงนโยบายภาครัฐ และทางธุรกิจสำหรับงานก่อสร้างอาคารประเภท Zero Energy Building : ZEB และอาคารที่ปล่อยคาร์บอนเป็นศูนย์สุทธิ Net Zero Energy : NZE Building ซึ่งกำลังได้รับความนิยมอย่างสูง ตั้งแต่ปี 2563 เป็นต้นมา ส่งผลต่อเนื่องให้ตลาด Organic Photovoltaic Cells: OPV โปร่งใสนั้น เติบโตขึ้นอย่างรวดเร็ว แม้จะถือเป็นประเด็นข้อพิจารณาทางเทคนิค แต่ก็มีการระบุอุปสรรคทางสังคมต่อการใช้งานอย่างแพร่หลาย เช่น วัฒนธรรมอนุรักษ์นิยมในอุตสาหกรรมการก่อสร้าง และการบูรณาการกับการออกแบบเมืองที่มีความหนาแน่นสูงด้วยเช่นกัน .. การตัดสินใจในนโยบายสาธารณะที่มีประสิทธิผลมากพอ ๆ กับการพัฒนาเทคโนโลยี กลายเป็นสิ่งจำเป็นจากนี้ไป ..

แผงโซลาร์เซลล์โปร่งใส Transparent Solar PV ใช้การเคลือบดีบุกออกไซด์ บนพื้นผิวด้านในของบานกระจกเพื่อนำกระแสไฟฟ้าออกจากเซลล์ Solar PV .. เซลล์แสงอาทิตย์ทั่วไป ส่วนใหญ่ใช้ย่านความถี่ของแสงที่มองเห็นได้ White Light และย่านอินฟราเรด Infrared เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า ในทางตรงกันข้าม Organic Photovoltaic Cells : OPV ชนิดใหม่ที่เป็นนวัตกรรม ยังสามารถใช้แสงย่านรังสีอัลตราไวโอเลต Ultraviolet เพื่อผลิตกำลังไฟฟ้าได้ด้วย และเพื่อแทนที่กระจกหน้าต่างแบบเดิม หรือวางไว้บนกระจกได้อย่างยอดเยี่ยม โดยพื้นที่ผิวการติดตั้งอาจมีขนาดใหญ่ ซึ่งนำไปสู่การใช้งานที่มีศักยภาพสำหรับการใช้ประโยชน์จากฟังก์ชันการผลิตกำลังไฟฟ้า แสงสว่าง และการควบคุมอุณหภูมิไปพร้อมด้วย ..

ปัจจุบัน เซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์โฟโตโวลตาอิกโปร่งแสง Transparent Organic Photovoltaic Cells : OPV ส่งผ่านแสงครึ่งหนึ่งที่ตกกระทบให้ผ่านทะลุไปได้ ทำให้เซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์โปร่งแสง ทำงานได้เช่นเดียวกันกับเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดอนินทรีย์ Inorganic Photovoltaic Cells ที่เป็นตัวเลือกฟิล์มบาง Thin Film Solar PV โปร่งแสงอื่น ๆ สำหรับหน้าต่างอาคาร Smart Window หรือ Smart Skin ด้วยประสิทธิภาพกำลังผลิตไฟฟ้าที่ได้รับการพัฒนาให้ดีขึ้นเรื่อย ๆ ..

เซลล์แสงอาทิตย์แบบบูรณาการในอาคาร Building-Integrated Photovoltaics: BIPV เป็นวัสดุเซลล์แสงอาทิตย์ที่ใช้แทนวัสดุก่อสร้างทั่วไปในส่วนของเปลือกอาคาร เช่น หลังคา หน้าต่างกระจก สกายไลท์ หรือส่วนหน้า พวกมันกำลังถูกรวมเข้ากับการก่อสร้างอาคารสมัยใหม่มากขึ้นเรื่อย ๆ เพื่อเป็นแหล่งพลังงานไฟฟ้าหลัก หรือพลังงานเสริม แม้ว่าอาคารที่มีอยู่อาจได้รับการปรับปรุงใหม่ด้วยเทคโนโลยีที่คล้ายคลึงกัน ข้อได้เปรียบของอาคารที่ติดตั้งแผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบบูรณาการนั้น มีความเหนือชั้นกว่าอาคารที่ไม่ได้รวมระบบพลังงานไว้อย่างมาก .. ความสามารถในการชดเชยต้นทุนเริ่มต้นได้โดยการลดจำนวนเงินที่ใช้ไปกับวัสดุก่อสร้าง และแรงงานที่ปกติให้ไปเป็นส่วนของอาคารที่เป็นโมดูล Building-Integrated Photovoltaics : BIPV แทนที่ .. ข้อได้เปรียบเหล่านี้ ทำให้ BIPV เป็นหนึ่งในกลุ่มอุตสาหกรรมเซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์ Organic Photovoltaic Cells : OPV ที่เติบโตเร็วที่สุด ..

คำว่า Building-Applied Photovoltaics : BAPV บางครั้งใช้เพื่ออ้างถึง Photovoltaics ที่เป็น Retrofit ซึ่งรวมประกอบเข้ากับอาคาร หลังจากการก่อสร้างเสร็จสิ้น .. อย่างไรก็ตาม ผู้ผลิต และผู้สร้างบางรายใช้ BIPV ซึ่งรวมถึง Organic Photovoltaic Cells ฟิล์มบาง Thin Film สำหรับก่อสร้างอาคารรูปแบบใหม่ ๆ ตั้งแต่ขั้นตอนการออกแบบ .. ทั้งนี้ หน้าต่างโฟโตโวลตาอิก Photovoltaic Windows ที่ใช้เซลล์แสงอาทิตย์อนทรีย์แบบฟิล์มบาง Thin-Film Solar Cell เป็นโมดูลกึ่งโปร่งใส เช่น Perovskite Solar Cells หรือ Smart Windows สามารถใช้แทนองค์ประกอบทางสถาปัตยกรรมหลายรายการ ซึ่งมักทำด้วยแก้ว หรือวัสดุที่คล้ายกัน เช่น หน้าต่าง ประตู และสกายไลท์ .. Thin-Film Organic Solar Cell โมดูลกึ่งโปร่งใส ได้แสดงบทบาทนำสำหรับอาคารสมัยใหม่ นอกจากพวกมันจะผลิตกำลังไฟฟ้าได้ด้วยประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นแล้ว พวกมันยังทำให้เกิดการประหยัดพลังงานได้อย่างมากอีกด้วย เนื่องจากคุณสมบัติของการเป็นฉนวนความร้อนที่เหนือกว่า และการควบคุมการแผ่รังสีจากแสงอาทิตย์ ..

OPV Cell & Solar Panels on Side of Building Integrated Photovoltaic: BIPV / Nearly Zero Energy Building: NZEB with Transparent Photovoltaic Window
Credit: UL LLC / Onyx Solar Group LLC

ทั้งนี้ การประยุกต์ใช้ Solar PV แบบบูรณาการในอาคารนั้น ยังมีอีกหลายรูปแบบ เช่น Powerwall, Solar Window, Smart Windows & Smart Skin .. เทคโนโลยีเซลล์แสงอาทิตย์แบบฟิล์มบาง Thin-Film Solar Cell Technology กำลังกลายเป็นหนึ่งในคำตอบทางเทคโนโลยีแหล่งพลังงานสะอาดที่น่าสนใจ และพอเพียงในตัวเอง Self Sufficient สำหรับงานก่อสร้างอาคารในปัจจุบัน และอนาคต ..

ตัวอย่างเช่น Organic Photovoltaic Cells ฟิล์มบาง Thin Film .. มันสามารถผนวกรวม Solar PV เข้ากับด้านข้างของอาคาร แทนที่หน้าต่างกระจกแบบเดิมด้วยแผงเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดฟิล์มบางกึ่งโปร่งแสง หรือแบบผลึก พื้นผิวเหล่านี้ มีการเข้าถึงแสงแดดโดยตรงน้อยกว่าระบบบนชั้นดาดฟ้า แต่โดยทั่วไปแล้วจะมีพื้นที่ว่างที่ใหญ่กว่า ในการใช้งานติดตั้งเพิ่มเติม แผงเซลล์แสงอาทิตย์ยังสามารถใช้เพื่ออำพรางภายนอกอาคารที่ไม่สวยงาม หรือเสื่อมโทรมได้อีกด้วย ..

นอกจากนี้ อะไรก็ตามที่เป็นเช่นกระจก เซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์ที่บางเฉียบ อาจใช้สร้างพื้นผิวกึ่งโปร่งแสง ซึ่งช่วยให้แสงส่องผ่านเข้ามา ในขณะเดียวกันก็สามารถผลิตกำลังไฟฟ้าได้อย่างชาญฉลาดอีกด้วย ..

เซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์โพลีเมอร์ทั้งหมด All-Polymer Organic Solar Cell มีประสิทธิภาพสูงแตะ 16.05% หมายถึง พื้นที่เซลล์ 1 m2 ผลิตกำลังไฟฟ้าได้ 160.5 KWh ต่อปี ภายใต้เงื่อนไขการทดสอบมาตรฐานด้วยค่าการฉายรังสีแสงอาทิตย์ 1,000 W/m2 เป็นเวลา 2.74 ชั่วโมงต่อวัน ..

ข้อมูลการวิจัย และพัฒนาล่าสุด พบว่า อุปกรณ์เซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์โพลีเมอร์ All-Polymer Organic Solar Cell สามารถบรรลุประสิทธิภาพสูงสุด โดยใช้ตัวรับโมเลกุลขนาดเล็กที่เป็นโพลีเมอร์ Polymerized Small Molecular Acceptors .. เซลล์ถูกสร้างขึ้นด้วยวัสดุชั้นยอดที่เรียกว่า PBDB-T และตัวรับอิเล็กตรอน Electron Acceptor ที่ทำจากโพลีเมอร์ Polymer PYT ..

สถาปัตยกรรมเซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์โพลีเมอร์ All-Polymer Organic Solar Cell เหล่านี้ สร้างเงื่อนไขสำหรับอายุการใช้งานของ Exciton ที่ยาวนานขึ้น การแยกตัวของ Exciton ที่ดีขึ้น ขณะที่พบการขนส่งเคลื่อนย้าย และการสกัดประจุไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น ..

เมื่อทดสอบภายใต้สภาวะการแผ่รังสีมาตรฐาน อุปกรณ์ดังกล่าวได้รับแรงดันไฟวงจรเปิดที่ 0.91 V กระแสไฟลัดวงจรที่ 23.07 mA/cm2 ตัวประกอบการเติม 0.77 และประสิทธิภาพการแปลงกำลังไฟฟ้า 16.05% หมายถึง พื้นที่เซลล์ 1 m2 ผลิตกำลังไฟฟ้าได้ 160.5 KWh ต่อปี ภายใต้เงื่อนไขการทดสอบมาตรฐาน ค่าการฉายรังสีแสงอาทิตย์ 1,000 W/m2 เป็นเวลา 2.74 ชั่วโมงต่อวัน ซึ่งนักวิชาการอธิบายว่า ผลการทดสอบนี้ คือ ประสิทธิภาพสูงสุดเท่าที่เคยมีรายงานก่อนหน้าปี 2561 สำหรับเซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์แบบโพลีเมอร์ทั้งหมด All-Polymer Organic Solar Cell โดยใช้ตัวรับโมเลกุลขนาดเล็กแบบโพลีเมอร์ Polymerized Small Molecular Acceptors : PSMAs ..

การศึกษาวิจัยครั้งนี้แสดงให้เห็นถึงกลยุทธ์ที่มีประสิทธิภาพในการควบคุมโครงสร้างจุลภาคของตัวส่งจ่าย Polymer Donor และตัวรับโพลีเมอร์ในเซลล์สุริยะแบบพอลิเมอร์ทั้งหมด Acceptor in All-Polymer Solar Cells นักวิชาการสรุป การค้นพบเหล่านี้ ซึ่งเมื่อรวมกับข้อดีที่แท้จริงในการควบคุมการกระจายองค์ประกอบในแนวตั้ง Controlling Vertical Composition Distribution และการแยกเฟส Phase Separation ผ่านกระบวนการประมวลผลแบบทีละชั้น Layer by Layer : LbL Assembly นั้น ได้ชี้ให้เห็นความหมายที่กว้างขึ้นสำหรับการเพิ่มประสิทธิภาพเซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์แบบ All-Polymer Organic Solar Cell ..

เซลล์ไฟฟ้าพลังแสงอาทิตย์ดังกล่าว ถูกนำเสนอในบทความเรื่อง “เซลล์สุริยะแบบไบนารีออลพอลิเมอร์แบบไบนารีที่ประมวลผลแบบทีละชั้นด้วยประสิทธิภาพมากกว่า 16% ที่เปิดใช้งานโดยสัณฐานวิทยาที่ปรับให้เหมาะสมที่สุด Layer-by-Layer Processed Binary All-Polymer Solar Cells with Efficiency over 16% Enabled by Finely Optimized Morphology” ซึ่งตีพิมพ์ใน Nano Energy เมื่อปีที่ผ่านมา .. อย่างไรก็ตาม เมื่อปี 2561 ประสิทธิภาพล่าสุด สามารถทำได้สูงแตะระดับ 17.3% .. ทั้งนี้ กลุ่มนักวิจัยประกอบด้วยนักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีเซาท์ไชน่า South China University of Technology, มหาวิทยาลัยฟรีดริช อเล็กซานเดอร์ Universität Erlangen-Nürnberg ในเยอรมนี และมหาวิทยาลัยเทคโนโลยี Eindhoven University of Technology ในเนเธอร์แลนด์ ..

เซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์ Organic Solar Cells ทำลายสถิติประสิทธิภาพใหม่สำหรับมาตรฐานเพื่อการพาณิชย์ ..

โซลาร์เซลล์อินทรีย์ Organic Solar Cells อาจมีประสิทธิภาพเทียบเท่ากับเซลล์ที่อิงกับวัสดุอนินทรีย์ Inorganic Materials เช่น ซิลิกอน Silicon และ Perovskites .. ทั้งนี้ ข้อค้นพบใหม่ล่าสุดจากนักวิจัยในประเทศจีนที่ได้กำหนดว่าวัสดุที่ไวต่อแสงชนิดใดดีที่สุดสำหรับการสร้างอุปกรณ์ “ตีคู่ Tandem Cells” .. เซลล์ไฟฟ้าทดสอบที่ผลิตในห้องปฏิบัติการเข้าถึงประสิทธิภาพการแปลงพลังงาน Power Conversion Efficiency : PCE ที่ 17.3% ซึ่งเป็นค่าที่สูงกว่าปัจจุบันซึ่งโดยทั่วไปอยู่ที่ 14-15% อย่างมีนัยสำคัญ ค่าประสิทธิภาพนี้ อาจสูงถึง 25% ได้ด้วยการปรับแต่งที่เหมาะสมในอนาคต ..

เซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์ Organic Photovoltaic Cells : OPV แสดงให้เห็นถึงความหวังอย่างมากสำหรับเซลล์แสงอาทิตย์ยุคหน้าด้วยต้นทุนที่ต่ำ และด้วยข้อเท็จจริงที่ว่า พวกมันมีความยืดหยุ่น โค้งงอได้ และสามารถติดแปะได้บนพื้นที่ขนาดใหญ่ เช่น ผนังอาคาร และหน้าต่าง .. อันที่จริง นักวิจัยประสบความสำเร็จในการปรับปรุงประสิทธิภาพ Power Conversion Efficiency : PCE ของเซลล์ไฟฟ้าเหล่านี้จากประมาณ 5% เป็น 14-15% ในช่วงทศวรรษที่ผ่านมา โดยการสร้างเซลล์ที่เรียกว่า Tandem Cells ซึ่งชั้น Photoactive ที่มีลักษณะการดูดกลืนแสงเสริม จะซ้อนกันอยู่ด้านบนของกันและกัน ด้วยวิธีนี้ พวกมันจึงสร้างเซลล์ที่ดูดซับช่วงความยาวคลื่นของแสงแดดได้กว้างกว่าวัสดุที่ใช้ผลิตโซลาร์เซลล์รูปแบบเดิม .. ทั้งนี้ เนื่องจากสารอินทรีย์ที่ไวต่อแสงในแต่ละเซลล์ย่อย Subcell นั้น สามารถออกแบบด้วยแถบช่องว่างพลังงาน Bandgaps ที่แตกต่างกันแต่เข้ากันได้เป็นอย่างดี ..

แม้ว่า 14-15% จะน่าประทับใจ แต่ค่าประสิทธิภาพนี้ก็ยังถือว่าน้อยกว่าเซลล์แสงอาทิตย์ที่ใช้วัสดุอนินทรีย์ Inorganic Materials ซึ่งในส่วนของ PCE อยู่ระหว่าง 18-22% .. สาเหตุหลักประการหนึ่งสำหรับ PCE ที่ค่อนข้างต่ำของ OPV Cell คือ ช่วงการดูดซับแสงแดดที่จำกัดของวัสดุที่ใช้ทำเซลล์ย่อย Subcell ด้านหลังในอุปกรณ์ .. อันที่จริง วัสดุเหล่านี้ส่วนใหญ่สามารถดูดซับโฟตอนที่มีพลังงานประมาณ 1.3 eV (90 nm) หรือ 1.87454666 × 10-26 m3 Kg / s2 เท่านั้น ซึ่งหมายความว่า พวกมันพลาดสเปกตรัมแสงอาทิตย์ส่วนใหญ่ไปนั่นเอง ..

การคัดกรองวัสดุ Photoactive ที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดนั้น ทีมนักวิจัยที่นำโดย Yongsheng Chen จาก Nankai University ใน Tianjin ได้พัฒนาแบบจำลองกึ่งเชิงประจักษ์เพื่อทำนายว่าวัสดุใดทำงานร่วมกันได้ดีที่สุดในเซลล์ที่เรียงกัน “เราได้คัดกรองวัสดุโฟโตแอกทีฟที่มีประสิทธิภาพมากที่สุด Most Efficient Photoactive Materials จากนั้นจึงพบว่า เซลล์ย่อย Subcell ด้านหน้า และด้านหลังเข้ากันได้ดีที่สุดในอุปกรณ์เหล่านี้” Yongsheng Chen อธิบาย “การวิเคราะห์เหล่านี้นั้น อิงจากผลงานทางทฤษฎีที่ผ่านมา และผลการทดลองที่ล้ำสมัย” ..

“ด้วยการคำนวณของเรา เราจึงสามารถสร้างเซลล์ Organic Photovoltaic Cells : OPV Cell ด้วย Solution-Processed Two-Terminal Monolithic Tandem ได้ โดยทำสถิติประสิทธิภาพ Power Conversion Efficiency : PCE ใหม่ที่น่าทึ่งอยู่ที่ 17.3%” ..

“จากการวิเคราะห์ของเรา Organic Photovoltaic Cells : OPV ที่ 17.3% ยังจะสามารถเพิ่มได้อีกเป็น 25% และวัสดุเหล่านี้อาจจะดีเท่ากับเทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย์อื่น ๆ” Yongsheng Chen กล่าวเพิ่มเติมด้วยความมั่นใจว่า “Organic Photovoltaic Cells : OPV จึงสามารถแสดงศักยภาพสำหรับการใช้งานเชิงพาณิชย์ได้อย่างยอดเยี่ยมปราศจากข้อสงสัย” ..

ทีมงานวิจัย ซึ่งรวมถึงนักวิจัยจากศูนย์นาโนวิทยาศาสตร์ และเทคโนโลยีแห่งชาติในกรุงปักกิ่ง National Center for Nanoscience and Technology in Beijing และมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีเซาท์ไชน่าในกวางโจว South China University of Technology in Guangzhou ชี้ให้เห็นว่า ขณะนี้ ทีมงาน กำลังมุ่งมั่นอยู่กับการหาส่วนผสมของวัสดุที่ดียิ่งขึ้นสำหรับการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์ Organic Photovoltaic Cells : OPV และปรับปรุงเสถียรภาพของพวกมัน .. อย่างไรก็ตาม ในขณะที่การทดสอบความเสถียรเบื้องต้นแสดงให้เห็นว่า OPV Cells ล่าสุดนั้น มีความเสถียรมากขึ้น และเสื่อมคุณภาพเพียง 4% หลังจากผ่านไป 166 วัน แต่ความเสถียรในระยะยาวนั้น จำเป็นต้องได้รับการทดสอบเพิ่มเติมอย่างละเอียดต่อไป ..

คาดการณ์ตลาดเซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์ทั่วโลก The Global Organic Solar Cell Market ..

ขนาดธุรกิจในตลาดเซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์ทั่วโลก Global Organic Solar Cell Market มีมูลค่า 97.4 ล้านเหรียญสหรัฐฯ ในปี 2563 และได้รับการคาดหมายว่า ขนาดตลาดจะมีมูลค่าแตะระดับ 807.39 ล้านเหรียญสหรัฐฯ ภายในปี 2574 .. ทั้งนี้ อัตราการเติบโตเฉลี่ยต่อปี Compound Annual Growth Rate : CAGR หมายถึง อัตราผลตอบแทนสำหรับการลงทุนในตลาดเซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์ทั่วโลก Global Organic Solar Cell Market ที่เติบโตจากยอดดุลเริ่มต้นไปถึงยังยอดดุลสิ้นสุด รวมสมมติฐานว่ากำไรจะถูกนำกลับมาลงทุนหมุนเวียนใหม่ทุกสิ้นปีของช่วงอายุการลงทุน อยู่ที่ค่า CAGR 21.2% ในช่วงระยะเวลาคาดการณ์จากปี 2564-2574 ….

เซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์ Organic Solar Cell ซึ่งแตกต่างจากเซลล์แสงอาทิตย์แบบดั้งเดิม คือ ใช้สารอินทรีย์ หรือคาร์บอน Organic or Carbon Substances มากกว่าซิลิคอน Silicon .. เซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์ OPV Cell กลายเป็นเรื่องธรรมดามากขึ้นเนื่องจากความก้าวหน้าทางวิศวกรรมระดับโมเลกุล Molecular Engineering และนาโนเทคโนโลยี Nanotechnology .. เซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์ Organic Solar Cell กำลังเป็นที่นิยมมากขึ้น เนื่องจากมีข้อดีหลายประการ ในอนาคต แง่มุมนี้คาดว่า จะมีส่วนสนับสนุนการเติบโตของตลาดเซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์ทั่วโลก Global Organic Solar Cell Market .. เซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์ มีประสิทธิภาพเช่นเดียวกับเซลล์แสงอาทิตย์ทั่วไปที่กำลังได้รับการพัฒนา ซึ่งคาดว่าจะส่งผลให้แนวโน้มการเติบโตของตลาดเพิ่มขึ้นด้วยความเร่งจากนี้ไป ..

Organic Solar Cell Module with Six Interconnected Solar Cells Developed by Fraunhofer | Credit: BBC / Fraunhofer

เนื่องจากความต้องการเทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย์ที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม Environment-Friendly Solar Technology เพิ่มขึ้นอย่างมากทั่วโลก ส่งผลให้แหล่งผลิตเซลล์แสงอาทิตย์แบบอินทรีย์ มีแนวโน้มที่สังเกตเห็นการเติบโตเชิงพาณิชย์ที่พุ่งสูงขึ้นได้ด้วย .. เซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์ Organic Solar Cell มีข้อดีหลายประการเหนือเซลล์สุริยะทั่วไป รวมถึง น้ำหนักเบา ราคาถูก โปร่งแสง ความสามารถในการเปลี่ยนเป็นสี และรูปทรงต่าง ๆ ด้วยเหตุนี้จึงถือว่าเหมาะสมที่สุดสำหรับการใช้งานที่ให้ความสำคัญกับความยืดหยุ่น และการออกแบบมากกว่าประสิทธิภาพ .. นอกจากนี้ สิทธิประโยชน์ทางภาษี และเงินอุดหนุนที่เสนอโดยภาครัฐในหลายประเทศสำหรับการใช้พลังงานหมุนเวียนมีแนวโน้มที่จะเพิ่มโอกาสในการสร้างรายได้ในตลาดเซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์ทั่วโลก ..

เซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์ OPV เป็นเทคโนโลยี Solar PV รุ่นที่ 3 ที่สามารถส่งจ่ายกำลังไฟฟ้าปริมาณมากได้ในราคาที่ต่ำกว่าเทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย์รุ่นแรก และรุ่นที่ 2 ..

เซลล์ Organic Solar Cell : OPV ได้กลายเป็นเทคโนโลยี Solar PV ที่มีแนวโน้มเพิ่มอายุการใช้งานได้ยาวนานขึ้น และปรับปรุงประสิทธิภาพของเซลล์ให้ดีขึ้นอีก นอกจากนี้ โมเลกุลอินทรีย์ที่ละลายน้ำได้ Soluble Organic Molecules ยังมีเทคนิคกระบวนการแบบม้วนต่อม้วน Roll-to-Roll Processing Techniques และสามารถให้ประสิทธิภาพที่ดีภายใต้การปรับสภาพแสงในร่ม ..

Complete Roll – to – Roll Processing of Flexible Organic Tandem Solar Cells | Credit: Royal Society of Chemistry / Technical University of Denmark

สำหรับในประเด็นการประยุกต์ใช้งาน ขนาดของตลาดเซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์ Organic Solar Cell ทั่วโลกจากกลุ่มเซลล์แสงอาทิตย์แบบบูรณาการในอาคาร Building-Integrated Photovoltaics : BIPV จะเห็นแนวโน้มขาขึ้นในช่วงระยะเวลาคาดการณ์ 2564-2570 .. เทคโนโลยี Solar PV ที่รวมเข้ากับอาคารอาจพบว่า เซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์ Organic Solar Cell : OPV น่าสนใจอย่างยิ่ง เนื่องจากศักยภาพการดูดซับในสีต่าง ๆ Prevalence of Absorbers in Various Colors และความสามารถในการสร้างอุปกรณ์โปร่งใสที่มีประสิทธิภาพ Efficient Transparent Devices .. BIPV เป็นฉนวนกันความร้อน ปกป้องอาคารจากเสียงรบกวน และสภาพอากาศ มีการใช้แอปพลิเคชัน BIPV ในโครงการก่อสร้าง และปรับปรุงอาคารใหม่ นอกจากนี้ การใช้ Smart Grids จะช่วยเพิ่มการใช้เซลล์แสงอาทิตย์ และเปิดโอกาสในแอปพลิเคชัน BIPV ได้เป็นอย่างดีอีกด้วย ..

ส่วนการใช้งานด้านกิจการทหาร มีแนวโน้มที่จะเป็นหนึ่งในกลุ่มที่เติบโตเร็วที่สุดในตลาดเซลล์แสงอาทิตย์แบบอินทรีย์ OPV ด้วยเช่นกัน เนื่องจากความต้องการ Solar PV น้ำหนักเบา และยืดหยุ่น ศักยภาพในการเติบโตของแผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบอินทรีย์จะขึ้นอยู่กับความต้องการของอาคารของหน่วยทหารเพื่อใช้อำพรางในโทนสีต่าง ๆ ยิ่งไปกว่านั้น ทหารยังสามารถพกพา OPV น้ำหนักเบาสำหรับชาร์จอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับฐานลอยในพื้นที่ห่างไกล หรือในสนามได้อย่างยอดเยี่ยม ..

ในแง่ของภูมิภาค ตลาดเซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์ Organic Solar Cell Market ในยุโรป จะมีส่วนแบ่งโดดเด่นที่สุด ภายในปี 2570 อันเนื่องมาจากการลงทุนจำนวนมากในการวิจัย และพัฒนา ส่วนประกอบ BIPV คาดว่าจะมีผลิตภัณฑ์ที่หลากหลายซึ่งสามารถผลิต และปรับแต่งได้ .. ความคิดริเริ่มที่มุ่งมั่นจากองค์กรต่าง ๆ เช่น EU Energy Performance of Buildings Directive ได้เล็งเห็นถึงแนวโน้มของอุตสาหกรรมเป็นอย่างดี โดยเฉพาะมาตรฐานการก่อสร้างอาคารที่ทำตัวเป็นเสมือนโซลาร์เซลล์ผลิตไฟฟ้า .. นอกจากนี้ การก่อสร้างอาคารสมรรถนะสูง High Performance Building, อาคารประหยัดพลังงานที่ใช้พลังงานใกล้ศูนย์ Nearly Zero-Energy Buildings : NZEB หรืออาคารที่ปล่อยคาร์บอนเป็นศูนย์สุทธิ Net Zero Energy : NZE Building และความต้องการด้านประสิทธิภาพพลังงานขั้นต่ำที่เหมาะสมกับต้นทุน จะช่วยเพิ่มการขยายตัวของตลาดเซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์ OPV ไปทั่วทั้งภูมิภาค ..

บริษัทรายใหญ่ในตลาดเซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์ทั่วโลก Global Organic Solar Cell Market ได้แก่ Sumitomo Chemical Co. Ltd., Mitsubishi Chemical Corporation, New Energy Technologies, Heliatek GmBH, Disa Solar, BELECTRIC OPV GmBH และ Solarmer Energy Inc. และอื่น ๆ อีกมากมาย .. บริษัทฯ ยักษ์ใหญ่เหล่านี้ ส่วนใหญ่แสวงหาการปรับปรุงนวัตกรรมในภาคส่วนนี้อย่างต่อเนื่อง ตัวอย่างเช่น Heliatek GmBH ได้พัฒนา Partially Transparent SPV Cell ที่โปร่งใส ซึ่งสามารถดูดซับแสงแดดที่ได้รับได้ประมาณ 60% .. พวกเขากำลังลงทุนในโซลูชั่นพลังงานแสงอาทิตย์ที่เป็นนวัตกรรมสำหรับการใช้งานที่หลากหลาย และอยู่ในขั้นตอนของการปรับปรุงการผลิตเป็นชุดวัสดุสารอินทรีย์ฟิล์มบางสำหรับเซลล์แสงอาทิตย์ Organic Solar Thin Films ในปริมาณมาก ..

สรุปส่งท้าย ..

การประยุกต์ใช้งานแหล่งพลังงานแสงอาทิตย์ของมนุษยชาติทั่วโลกกำลังเพิ่มสูงขึ้น .. ผู้คนสามารถเห็นหลักฐานบนหลังคาบ้าน สวนหลังบ้าน เหนือพื้นที่การเกษตร หลังคาอาคารโรงงานอุตสาหกรรม บนอ่างเก็บน้ำ และในทะเลทราย รวมทั้งผ้าม่าน และหน้าต่างกระจกของอาคารสูง ..

หน่วยผลิตกำลังไฟฟ้าที่เป็นแผงโซลาร์เซลล์แยกย่อย และโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ขนาดใหญ่ ขนาดเล็ก รูปแบบต่าง ๆ เกิดขึ้นมากมาย .. มันได้กลายเป็นสัญญาณบ่งชี้ชัดเจนต่อการเปลี่ยนแปลงในอนาคตไปสู่สังคมคาร์บอนต่ำ และมันกำลังเกิดขึ้นอย่างรวดเร็วกว่าที่มีการคาดการณ์ไว้ ..

เซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์ Organic Solar Cell : OSC เป็นเซลล์แสงอาทิตย์ประยุกต์ขั้นสูง Advanced Photovoltaic Cells รูปแบบใหม่ในตลาดที่ผลิตขึ้นจากโมเลกุลสารอินทรีย์ Organic Molecules เพื่อแปลงคลื่นแสงให้เป็นพลังงานไฟฟ้า .. เซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์ OPV Cell ส่วนใหญ่ผลิตขึ้นโดยใช้วัสดุราคาถูกกว่า แต่สามารถผลิตกำลังไฟฟ้าได้ด้วยปริมาณสูง ส่งผลให้ต้นทุนการผลิตโดยรวมต่ำกว่า เมื่อเทียบกับเซลล์แสงอาทิตย์ประเภทอื่นๆ ..

นอกจากนี้ เนื่องจากโมเลกุลอินทรีย์ Organic Molecules มีความยืดหยุ่น และมีช่องว่างระหว่างช่องที่ปรับแต่งได้ Tunable Bandgaps แสงปริมาณมากอาจถูกดูดซับไว้ได้ด้วยวัสดุสารอินทรีย์ในปริมาณเล็กน้อย เมื่อรวมกับข้อเท็จจริงที่ว่า เซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์ Organic Solar Cell : OSC มีน้ำหนักเบาเมื่อเทียบกับเซลล์แสงอาทิตย์ที่ใช้ซิลิคอน Silicon-Based Photovoltaic Cells และเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม Eco-Friendly ก็อาจสรุปได้ว่า เซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์ Organic Solar Cell : OSC ได้กลายเป็นที่นิยมอย่างสูงล่าสุดในอุตสาหกรรมเซลล์แสงอาทิตย์ Photovoltaic Industry ..

ต่างจากเซลล์แสงอาทิตย์ที่คุ้นเคยทั่วไป เนื่องจากโฟโตโวลตาอิกอินทรีย์ Organic Photovoltaics ทำจากสารประกอบที่ละลายในหมึก และสามารถพิมพ์ และขึ้นรูปโดยใช้เทคนิคง่าย ๆ ได้ .. ผลลัพธ์ที่ได้ คือ ฟิล์มบางกึ่งโปร่งใสที่มีน้ำหนักเบา ยืดหยุ่น Low-Weight, Flexible, Semi-Transparent Film ซึ่งสามารถเปลี่ยนพลังงานของดวงอาทิตย์ให้เป็นกำลังไฟฟ้า .. Hannah Bürckstümmer นักวิจัยจาก University of Würzburg ประเทศเยอรมัน แสดงให้เห็นถึงวิธีการสร้าง รวมทั้ง ชี้ว่า Organic Photovoltaics เหล่านี้  เปลี่ยนแปลงวิธีที่มนุษยชาติจะให้พลังงานแก่โลกในอนาคตได้อย่างไร ..

ก่อนหน้านี้ แผงโซลาร์เซลล์โปร่งแสงสำหรับหน้าต่าง Solar Window ขนาด 3.5×1.6 เมตร ซึ่งเป็นมาตรฐานอุตสาหกรรม Industry-Standard ทั่วไป สามารถจ่ายไฟได้เพียง 30W/m2 ในขณะที่แผงโซลาร์เซลล์ Silicon-Base ขนาด 340W ทั่วไป สามารถจ่ายไฟได้ประมาณ 200W/m2 นั่นหมายถึง เมื่อเทียบกับการผลิตพลังงานไฟฟ้าปริมาณเดียวกันกับระบบ Solar PV บนชั้นดาดฟ้า หรือหลังคาอาคาร พบว่า หน้าต่างโปร่งแสงผลิตไฟฟ้าพลังแสงอาทิตย์ Solar Window ต้องการพื้นที่เพิ่มขึ้น 6 เท่าสำหรับแผงโซลาร์โปร่งใสเหล่านี้เพื่อให้กำลังไฟฟ้าที่เท่ากัน ..

อย่างไรก็ตาม ปัจจุบัน งานวิจัยที่น่าสนใจบางอย่างเกี่ยวกับการใช้วัสดุอินทรีย์ Organic Materials บนแผงโซลาร์เซลล์ Solar Panels ที่กำลังดำเนินการอยู่ในมหาวิทยาลัยมิชิแกน University of Michigan นำทีมโดย Professor Stephen Forrest มีเป้าหมายที่จะเพิ่มประสิทธิภาพ Power Conversion Efficiency : PCE ให้แก่ OPV Cell ซึ่งพวกเขาได้รับผลลัพธ์ที่ต่างออกไป และมีข้อค้นพบที่น่าสนใจอย่างยิ่ง ..

ทีมวิจัยของ Professor Stephen Forrest ได้สำรวจทดสอบการใช้วัสดุอินทรีย์ในแผงเซลล์สุริยะ Use of Organic Materials in the Panels แล้ว พบว่า ความท้าทายหลัก ได้แก่ วิธีป้องกันมิให้สารอินทรีย์เกิดการย่อยสลายรวดเร็วเกินไปก่อนเวลาอันควร .. เพื่อแก้ปัญหานั้น ทีมงานได้เพิ่มชั้นที่ด้านที่หันเข้าหาแสงแดดของกระจก พวกเขาลองใช้วัสดุหลายอย่างในการทดสอบต่าง ๆ แต่วัสดุล่าสุดที่มีวัสดุฟูลเลอรีน Fullerene Material ได้แสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ที่น่ายินดี ..

พวกเขาทดสอบแผงโซลาร์เซลล์โปร่งใสใหม่ New Transparent Solar Panel นี้ ภายใต้สภาวะต่าง ๆ เช่น แสงแดดจำลองที่สามารถส่องแสงได้เทียบเท่าดวงอาทิตย์ 1 ดวงถึง 27 ดวง และอุณหภูมิสูงถึง 150oF หรือ 65oC สรุปได้ว่า เซลล์แสงอาทิตย์ ยังสามารถให้พลังงานได้ถึง 80% แม้จะผ่านไป 30 ปีก็ตาม พวกเขายังบรรลุความโปร่งใส 40% และเชื่อมั่นว่า เป็นไปได้ที่จะเพิ่มตัวเลขความโปร่งแสงให้เป็น 60% และพวกเขายังทำงานอย่างหนักเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพจาก 10% ขึ้นไปถึง 15-25% สำหรับแผ่นเซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์ที่โปร่งใสมากขึ้นอีก ..

ความสำเร็จของพวกเขา หมายถึง อนาคตมาตรฐาน Organic Solar Cell : OSC รูปแบบโปร่งใสฟิล์มบาง Transparent Thin Film เพื่อการพาณิชย์ และสำหรับประกอบการก่อสร้างอาคารซึ่งทำตัวเหมือนเซลล์แสงอาทิตย์ผลิตกำลังไฟฟ้า Building as the Solar PV เช่น อาคารสมรรถนะสูง High Performance Building, อาคารประหยัดพลังงานที่ใช้พลังงานใกล้ศูนย์ Nearly Zero-Energy Buildings : NZEB, อาคารคาร์บอนต่ำ Low Carbon Building รวมทั้ง อาคารประเภท Building-Integrated Photovoltaics : BIPV รูปแบบต่าง ๆ ในอนาคตจากนี้ไป ..

ทั้งนี้ เซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์ Organic Solar Cell กำลังเป็นที่นิยมมากขึ้น เนื่องจากมีข้อดีหลายประการ .. OPV Cell สามารถแปลงพลังงานย่านความถี่คลื่นแสงที่กว้างกว่าที่เซลล์ Silicon-Base Solar PV ทำได้ ให้เป็นกำลังไฟฟ้าในปริมาณมาก น้ำหนักเบา และมีราคาถูก ส่งผลให้ต้นทุนการผลิตต่ำสำหรับกำลังผลิตไฟฟ้าปริมาณมาก .. เมื่อรวมกับความยืดหยุ่นอ่อนตัวโค้งงอได้ของโครงสร้างโมเลกุลอินทรีย์ Organic Molecules แล้ว เซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์ Organic Solar Cell จึงมีความคุ้มค่าสำหรับการใช้งาน Photovoltaic Applications ในรูปแบบที่หลากหลายอย่างยิ่ง ..

ในอนาคต คาดหมายได้ว่า ประสิทธิภาพการผลิตกำลังไฟฟ้าของ OPV Cell กำลังได้รับการพัฒนาให้สูงขึ้นอีกได้อย่างมีนัยสำคัญ ส่งผลให้ตลาดเซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์ทั่วโลก Global Organic Solar Cell Market เติบโตด้วยความเร่งจากนี้ไป .. ทั้งนี้ ความก้าวหน้าทางวิศวกรรมระดับโมเลกุล Molecular Engineering และนาโนเทคโนโลยี Nanotechnology ตลอดจนผลงานวิจัยปัจจุบันจากทั่วโลก ได้ทำให้เซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์ Organic Solar Cell กลายเป็นอนาคตเครื่องมือหลักอีกตัวหนึ่งที่สำคัญบนเส้นทางที่โลกจะต้องมุ่งมั่นเดินหน้าต่อไปเพื่อจำกัดการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิโลกไว้ที่จุดเล็ง 1.5oC เพื่อให้โลกเข้าสู่เส้นทางการปล่อยมลพิษเป็นศูนย์สุทธิ Net Zero ได้สำเร็จในที่สุด ..

………………………………

คอลัมน์ : Energy Key

By โลกสีฟ้า ..

สนับสนุนคอลัมน์ โดย E@ บริษัท พลังงานบริสุทธิ์ จำกัด (มหาชน)

ขอบคุณเอกสารอ้างอิง :-

Organic Photovoltaics Research | Department of Energy :-

https://www.energy.gov/eere/solar/organic-photovoltaics-research

Organic Photovoltaic Solar Cells – NREL :-

https://www.nrel.gov/pv/organic-photovoltaic-solar-cells.html

Scientists Shine New Light on Organic Solar Cells | AZoNetwork :-

https://www.azom.com/news.aspx?newsID=59103

All – Polymer Organic Solar Cell with 16.05% Efficiency | PV Magazine :-

Organic Solar Cell Market to Develop at CAGR of 21.2% during Forecast Period, Observes TMR Study :-

https://www.globenewswire.com/en/news-release/2022/04/22/2427285/0/en/Organic-Solar-Cell-Market-to-Develop-at-CAGR-of-21-2-during-Forecast-Period-Observes-TMR-Study.html

Thin – Film Solar Cell เซลล์แสงอาทิตย์รูปแบบฟิล์มบาง :-

https://photos.app.goo.gl/mkCDGcA3t9ytnWht7

The Rise of Solar Power :-

https://photos.app.goo.gl/KFoD7BEWC2airNydA

Organic Solar Cell : New Transparent & Low – Cost Solar Cell Technology :-

https://photos.app.goo.gl/r1sXXn1H3SJGWyvN9

spot_imgspot_img
- Advertisment -
- Advertisment -spot_img
- Advertisment -

Featured

- Advertisment -
- Advertisment -
Advertismentspot_imgspot_img