โซลาร์เซลล์ดีไซน์ใหม่ “ลายตาหมากรุก” มีประสิทธิภาพเพิ่มขึ้นกว่าเท่าตัว

แผงโซลาร์เซลล์ที่ใช้ผลิตไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์กำลังเป็นเครื่องมือสำคัญในการทำให้โลกหลุดพ้นจากการใช้พลังงานฟอสซิลซึ่งเป็นตัวการหลักที่ปล่อยมลพิษทำลายสิ่งแวดล้อมของโลกในปัจจุบัน แต่เทคโนโลยีโซลาร์เซลล์ยังมีข้อจำกัดเรื่องประสิทธิภาพที่ยังค่อนข้างต่ำ ดังนั้นนักวิทยาศาสตร์จึงพยายามกันทุกวิถีทางที่จะทำลายข้อจำกัดนี้ให้ได้ ล่าสุดนักวิจัยได้ออกแบบโซลาร์เซลล์ใหม่ให้ผิวหน้ามีร่องเป็นลายตาหมากรุก ปรากฏว่ามีประสิทธิภาพมากกว่าแบบเดิมที่ไม่มีลายถึงกว่าเท่าตัว อีกทั้งยังอาจทำให้แผ่นโซลาร์เซลล์บางลงและราคาถูกลงกว่าเดิมด้วย

โซลาร์เซลล์ที่ทำด้วยวัสดุน้ำหนักเบาและบางกำลังถูกพัฒนาขึ้นอย่างมากเนื่องจากสามารถใช้ในผลิตภัณฑ์หลากหลายตั้งแต่กระเบื้องหลังคาไปจนถึงใบเรือและอุปกรณ์ตั้งแคมป์ นักวิทยาศาสตร์ก็กำลังหาวิธีการใหม่ๆในการเพิ่มการดูดซับแสงของเซลล์แสงอาทิตย์ที่ทำจากวัสดุบางเบาเหล่านั้นเพื่อให้ประสิทธิภาพในการเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์ให้เป็นพลังงานไฟฟ้าเพิ่มมากขึ้นกว่าเดิม

ทีมวิจัยที่มหาวิทยาลัย University of York ประเทศอังกฤษและมหาวิทยาลัย Nova University of Lisbon ประเทศโปรตุเกสได้ทำการศึกษาว่าลักษณะพื้นผิวที่ถูกออกแบบให้แตกต่างกันของแผ่นโซลาเซลล์จะส่งผลกระทบต่อดูดซับพลังงานแสงอาทิตย์อย่างไร โดยตรวจสอบพื้นผิวที่ออกแบบมาในหลายลายหลายรูปแบบได้แก่ลายกุหลาบ (Rose), ลายซิกแซก (Zigzag) และลายตาหมากรุก (Checkerboard) ดังรูปด้านล่าง พวกเขาพบว่าพื้นผิวลายตาหมากรุกช่วยให้การดูดซับแสงดีที่สุด

“เราพบเคล็ดลับง่ายๆในการเพิ่มการดูดซับแสงของเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดแผ่นบาง” Christian Schuster นักวิจัยจาก University of York กล่าว “จากการตรวจสอบของเราแสดงให้เห็นว่าแนวคิดการออกแบบลวดลายพื้นผิวนั้นเทียบได้กับการเพิ่มประสิทธิภาพการดูดซับของการออกแบบที่ยุ่งยากและซับซ้อน”

ในการออกแบบทีมวิจัยได้มุ่งเน้นไปที่การหารูปแบบที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการกระเจิงและการกระจายของแสงโดยมีเป้าหมายให้โซลาร์เซลล์สามารถดูดซับพลังงานให้มากขึ้นด้วยการดักจับแสงอาทิตย์เอาไว้ให้มากขึ้นในขณะที่ปล่อยให้แสงสะท้อนออกไปจากตัวมันน้อยลง ลวดลายตาหมากรุกหลายรูปแบบที่ดูคล้ายกับคิวอาร์โค้ดถูกออกแบบขึ้นและนำไปทดสอบ ผลปรากฏว่าลายตาหมากรุกที่มีการหมุนแบบสุ่มสร้างกระแสไฟฟ้าได้มากกว่าแบบอื่นๆและสร้างกระแสไฟฟ้าได้มากกว่าโซลาร์เซลล์ที่ใช้งานอยู่ในปัจจุบันถึง 125%

“หลักการที่ใช้ในการออกแบบของเราสอดคล้องกับทุกแง่มุมที่เกี่ยวข้องของการดักจับแสงสำหรับเซลล์แสงอาทิตย์ มีโครงสร้างรองรับการกระจายแสงที่เรียบง่ายใช้งานได้จริง” Schuster กล่าว “การออกแบบนี้ได้นำเสนอศักยภาพในการรวมเซลล์แสงอาทิตย์เข้ากับวัสดุที่บางและยืดหยุ่นได้มากขึ้น ดังนั้นจึงสร้างโอกาสในการใช้พลังงานแสงอาทิตย์ในผลิตภัณฑ์ต่างๆได้กว้างขวางมากขึ้น”

นอกจากนี้ทีมวิจัยยังกล่าวว่าด้วยความเรียบง่ายอย่างเป็นธรรมชาติลวดลายกระดานหมากรุกสามารถผลิตในระดับอุตสาหกรรมได้ง่ายกว่าและยังแข็งแรงกว่ารูปแบบเซลล์แสงอาทิตย์ที่มีโครงสร้างนาโนที่ซับซ้อนอื่นๆ ที่สำคัญแผ่นโซลาร์เซลล์จะบางลงและต้นทุนในการผลิตยังจะลดลงอีกหลายเท่าอีกด้วย

 

ข้อมูลและภาพจาก sciencealert, reneweconomy