เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดใหม่: ศักยภาพของเพอร์รอฟสไกต์

ในเขตชานเมืองของ Brandenburg an der Havel ประเทศเยอรมนี มีโรงงานที่สัญญาว่าจะปฏิวัติอนาคตของพลังงานแสงอาทิตย์ ที่นั่นบริษัทอังกฤษ Oxford PV ผลิตเซลล์แสงอาทิตย์ที่ใช้ เพอร์รอฟสกี้ซึ่งเป็นวัสดุที่หลายคนมองว่าเป็นกุญแจสำคัญสู่อนาคตของพลังงานแสงอาทิตย์ เซลล์เหล่านี้เป็นตัวแทนของเทคโนโลยีรูปแบบใหม่ที่ใช้เพอร์รอฟสไกต์ ซึ่งสามารถเปลี่ยนภูมิทัศน์ของพลังงานทดแทนได้

โรงงานเทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย์

โรงงาน Oxford PV ล้อมรอบไปด้วยชนบทอันเงียบสงบ แต่ภายในกำลังมีการพัฒนานวัตกรรมที่สามารถเปลี่ยนการผลิตพลังงานแสงอาทิตย์ได้ Chris Case ประธานเจ้าหน้าที่ฝ่ายเทคโนโลยีของบริษัท กล่าวถึงสถานที่นี้ว่าเป็น "การตระหนักถึงปณิธานอันลึกซึ้งที่สุดของฉัน"

Oxford PV พร้อมด้วยบริษัทอื่นๆ เช่น QCells เชื่อมั่นในเทคโนโลยี perovskite วัสดุเซลล์แสงอาทิตย์ซึ่งมีราคาค่อนข้างถูกและหาซื้อได้ง่าย แสดงให้เห็นศักยภาพที่ยอดเยี่ยมในการปรับปรุงประสิทธิภาพของแผงโซลาร์เซลล์ ในความเป็นจริง คาดว่าแผงโซลาร์เซลล์เชิงพาณิชย์ที่มีเซลล์เพอร์รอฟสไกต์-ซิลิคอนจะเข้าสู่ตลาดในปีหน้า

สำหรับบริษัทอื่นๆ ในสาขานี้ Hanwha QCells ได้ประกาศความตั้งใจที่จะลงทุน 100 ล้านเหรียญสหรัฐในสายการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์แบบคู่ โดยผสมผสานซิลิคอนและเพอรอฟสกี้ต์ ซึ่งเป็นเทคโนโลยีที่จะเปิดใช้งานภายในสิ้นปี 2024 นี่แสดงให้เห็นว่าแบรนด์ใหญ่ๆ เดิมพันอย่างหนักกับนวัตกรรมนี้

เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดใหม่พร้อมเทคโนโลยีเพอร์รอฟสไกต์

สิ่งที่น่าสนใจเกี่ยวกับเซลล์แสงอาทิตย์ที่ทำด้วยเพอรอฟสไกต์คือความสามารถในการจับแสงแดดในปริมาณที่มากกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับเซลล์ซิลิคอนทั่วไป โดยการบูรณาการวัสดุทั้งสองเข้าด้วยกันโดยผ่านสิ่งที่เรียกว่า เซลล์แสงอาทิตย์แบบคู่สามารถเพิ่มประสิทธิภาพการแปลงพลังงานทั้งหมดได้ แม้ว่าเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดซิลิคอนเพียงอย่างเดียวจะมีประสิทธิภาพสูงถึง 26% แต่เซลล์สุริยะแบบ Perovskite ก็สามารถเกินขีดจำกัดนั้นได้อย่างง่ายดาย โดยสามารถบรรลุถึง 31,6% ดังที่สถาบัน Fraunhofer แสดงให้เห็นเมื่อเร็ว ๆ นี้

เซลล์แบบเรียงกันมีข้อได้เปรียบในการจับช่วงความยาวคลื่นแสงอาทิตย์ที่มากขึ้น ช่วยให้ผลิตพลังงานได้สูงขึ้นถึง 20% เมื่อเทียบกับเซลล์ซิลิคอนแบบเดิม อย่างไรก็ตาม ต้นทุนเริ่มต้นของเพอร์รอฟสกี้ยังคงเป็นความท้าทาย แม้ว่าผู้สนับสนุนเทคโนโลยีจะตั้งข้อสังเกตว่าในพื้นที่เมืองหนาแน่นหรือเขตอุตสาหกรรมที่มีพื้นที่จำกัด การผลิตไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นจะช่วยชดเชยค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมได้อย่างรวดเร็ว

ผลกระทบของเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดเพอรอฟสกี้ชนิดใหม่

ผลกระทบของเทคโนโลยีนี้มีความสำคัญ เซลล์เพอรอฟสไกต์สามารถผลิตได้ที่อุณหภูมิต่ำกว่ามาก ซึ่งต่างจากเซลล์ซิลิคอน ซึ่งช่วยลดต้นทุนการผลิตได้ นอกจากนี้ ยังมีความยืดหยุ่นและเบากว่า และสามารถใช้ได้กับพื้นผิวที่หลากหลาย เช่น ระเบียงหรือแม้แต่กรอบหน้าต่าง

คาดว่าตลาดพลังงานแสงอาทิตย์จะต้องมีความต้องการมากถึง ความจุ 75 เทราวัตต์ (TW) ติดตั้งภายในปี 2050 เทียบกับ 1,2 TW ปัจจุบัน แม้จะมีความก้าวหน้าในด้านเพอร์รอฟสกี้ แต่ความท้าทายยังคงมีความทนทาน ถึงกระนั้นก็ตามความก้าวหน้าที่สำคัญในด้านวัสดุและการปรับสภาพพื้นผิวเช่น ทู่กำลังปรับปรุงเสถียรภาพในระยะยาวอย่างมาก

ตัวอย่างเช่น นักวิจัยพบว่าการสร้างฟิล์มโดยใช้อะมิโนไซเลนสามารถปรับปรุงทั้งประสิทธิภาพและความเสถียรในการดำเนินงานของเซลล์เพอร์รอฟสไกต์ ด้วยการบำบัดเหล่านี้ ทำให้สามารถรักษาประสิทธิภาพเดิมได้ถึง 95% หลังจากใช้งาน 1.500 ชั่วโมงในสภาวะที่รุนแรง

บันทึกอย่างมีประสิทธิภาพ

เซลล์แสงอาทิตย์ Perovskite มีการพัฒนาอย่างรวดเร็วมาก แม้ว่าในปี 2009 พวกเขาแทบจะไม่สามารถแปลงแสงอาทิตย์เป็นพลังงานได้เพียง 3,8% แต่เวอร์ชันปัจจุบันมีประสิทธิภาพถึง 26,1% และแม้แต่ 31,6% ในรูปแบบควบคู่ด้วยซิลิคอนดังที่เราได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้

นอกจากนี้ ห้องปฏิบัติการบางแห่งทั่วโลกกำลังสำรวจเซลล์เหล่านี้ในเวอร์ชันขั้นสูงยิ่งขึ้น เช่น เซลล์ perovskite-perovskite ตีคู่ซึ่งจ่ายซิลิคอนออกไปจนหมดและมีประสิทธิภาพถึง 28,49% แล้ว แม้ว่าเวอร์ชันเหล่านี้ยังอยู่ในระหว่างการพัฒนา แต่ก็มีความเป็นไปได้ในการสร้างพลังงานที่ดียิ่งขึ้นด้วยความสามารถในการจับส่วนต่างๆ ของสเปกตรัมพลังงานแสงอาทิตย์ด้วยวัสดุที่มีราคาถูกกว่าซิลิคอนมาก

ในทางปฏิบัติ ความก้าวหน้าเหล่านี้ไม่เพียงแต่ผลักดันขีดจำกัดแบบดั้งเดิมของเซลล์แสงอาทิตย์เท่านั้น แต่ยังช่วยลดต้นทุนโดยรวมของเทคโนโลยีเหล่านี้ ทำให้สามารถเข้าถึงและยืดหยุ่นมากขึ้นสำหรับการใช้งานที่หลากหลาย นี่เป็นกุญแจสำคัญในการใช้พลังงานแสงอาทิตย์ทั่วโลก

ด้วยนวัตกรรมทั้งหมดนี้ แม้ว่าจะยังมีความท้าทายที่ต้องแก้ไข เช่น การเสื่อมสภาพเนื่องจากความชื้นหรือความร้อน แต่ Perovskite ก็กำลังสร้างการปฏิวัติที่แท้จริงในอุตสาหกรรมพลังงานหมุนเวียน หากความก้าวหน้าด้านความทนทานสามารถทัดเทียมกับประสิทธิภาพได้ เพอร์รอฟสกี้ก็มีแนวโน้มที่จะแซงหน้าเทคโนโลยีปัจจุบัน และเปลี่ยนวิธีการใช้พลังงานแสงอาทิตย์ของโลกไปอย่างสิ้นเชิง

เนื่องจากเทคโนโลยีนี้ยังคงทำลายสถิติครั้งแล้วครั้งเล่า ไม่ต้องสงสัยเลยว่าเรากำลังอยู่ในยุคใหม่ของพลังงานแสงอาทิตย์ ซึ่งเป็นยุคที่พลังงานสะอาดจะมีประสิทธิภาพ เข้าถึงได้ และใช้งานได้มากกว่าที่เคย