นักวิจัยพัฒนาเซลล์แสงอาทิตย์ทนเงาบัง รักษาประสิทธิภาพได้ 97% หลังทดสอบ 2,000 ชั่วโมง

นักวิจัยพัฒนาเซลล์แสงอาทิตย์ทนเงาบัง รักษาประสิทธิภาพได้ 97% หลังทดสอบต่อเนื่อง 2,000 ชั่วโมง

แก้ปัญหาเงาบัง จุดอ่อนสำคัญของแผงโซลาร์เซลล์
ทีมนักวิจัยจาก The Hong Kong Polytechnic University (PolyU) พัฒนาเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดใหม่ที่สามารถทนต่อผลกระทบจากการเกิดเงาบัง (Partial Shading) ซึ่งเป็นปัญหาที่พบได้บ่อยในการใช้งานจริง ไม่ว่าจะเกิดจากต้นไม้ อาคาร เมฆ หรือสิ่งกีดขวางอื่น ๆ โดยเซลล์รุ่นใหม่นี้ยังสามารถรักษาสมรรถนะได้แม้ต้องเผชิญกับความเค้นทางไฟฟ้าจากการบังแสงเป็นเวลานาน

สำหรับเซลล์แสงอาทิตย์แบบฟิล์มบางทั่วไป เมื่อบางส่วนของแผงถูกบังแสง อาจเกิด แรงดันย้อนกลับ (Reverse Bias) ส่งผลให้ประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าลดลง และในบางกรณีอาจสร้างความเสียหายต่อโมดูลจนกระทบต่ออายุการใช้งานของระบบทั้งหมด

ใช้โครงสร้างเซลล์แบบแทนเดม เพิ่มทั้งประสิทธิภาพและความทนทาน
งานวิจัยครั้งนี้พัฒนา Perovskite–Organic Tandem Solar Cells (POTSCs) หรือเซลล์แสงอาทิตย์แบบแทนเดมที่ผสานวัสดุเพอรอฟสไกต์กับสารอินทรีย์เข้าด้วยกัน เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการแปลงพลังงานแสงอาทิตย์ พร้อมทั้งออกแบบโครงสร้างให้ทนต่อแรงดันย้อนกลับได้ดีกว่าเทคโนโลยีเดิม

ผลการทดสอบพบว่า หลังผ่านการทดสอบความเค้นจากแรงดันย้อนกลับต่อเนื่อง 2,000 ชั่วโมง เซลล์แสงอาทิตย์ต้นแบบยังสามารถรักษา ประสิทธิภาพได้ถึง 97% ของค่าตั้งต้น แสดงให้เห็นถึงความเสถียรในการใช้งานระยะยาวภายใต้สภาวะที่ใกล้เคียงกับการใช้งานจริง

เพิ่มความน่าเชื่อถือสำหรับการใช้งานภาคสนาม
นักวิจัยระบุว่า การแก้ปัญหาเรื่องเงาบังถือเป็นความท้าทายสำคัญของเซลล์แสงอาทิตย์แบบฟิล์มบาง เพราะแม้จะมีข้อดีด้านน้ำหนักเบา ความยืดหยุ่น และต้นทุนการผลิตที่มีแนวโน้มลดลง แต่ข้อจำกัดด้านความทนทานยังเป็นอุปสรรคต่อการนำไปใช้งานในวงกว้าง

การพัฒนาโครงสร้างใหม่จึงช่วยให้เซลล์แสงอาทิตย์สามารถรองรับสภาพแวดล้อมที่หลากหลายได้ดีขึ้น ลดความเสี่ยงจากความเสียหายที่เกิดจากการบังแสงบางส่วน และเพิ่มความน่าเชื่อถือของระบบผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ในระยะยาว

ยังต้องพัฒนาต่อก่อนเข้าสู่การใช้งานเชิงพาณิชย์
แม้ผลการทดลองจะเป็นก้าวสำคัญของเทคโนโลยีเซลล์แสงอาทิตย์แบบแทนเดม แต่ผลงานดังกล่าวยังอยู่ในระดับงานวิจัย และต้องผ่านการทดสอบเพิ่มเติมทั้งในด้านการผลิตระดับอุตสาหกรรม ความคุ้มค่าทางเศรษฐกิจ และการใช้งานภาคสนามก่อนนำไปใช้เชิงพาณิชย์

งานวิจัยได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Nature Materials และสะท้อนแนวทางการพัฒนาเซลล์แสงอาทิตย์ที่มุ่งเพิ่มทั้งประสิทธิภาพและความทนทาน เพื่อรองรับการใช้งานจริงในสภาพแวดล้อมที่มีการเปลี่ยนแปลงของแสงตลอดเวลา

ที่มา : INTERESTING ENGINEERING