การวิจัยล่าสุดเกี่ยวกับแผงโซลาร์เซลล์

ปัจจุบัน นักวิจัยกำลังดำเนินการวิจัยเกี่ยวกับพลังงานแสงอาทิตย์ใน 3 ด้านหลัก ได้แก่ ซิลิคอนผลึก เพอรอฟสไกต์ และเซลล์แสงอาทิตย์แบบยืดหยุ่น ทั้งสามด้านนี้เสริมซึ่งกันและกัน และมีศักยภาพที่จะทำให้เทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย์มีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น

ซิลิคอนผลึกเป็นวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ที่นิยมใช้มากที่สุดในแผงโซลาร์เซลล์ อย่างไรก็ตาม ประสิทธิภาพของซิลิคอนผลึกยังต่ำกว่าขีดจำกัดทางทฤษฎีมาก ดังนั้น นักวิจัยจึงเริ่มมุ่งเน้นไปที่การพัฒนาเซลล์แสงอาทิตย์ผลึกขั้นสูง ปัจจุบันห้องปฏิบัติการพลังงานหมุนเวียนแห่งชาติกำลังมุ่งเน้นไปที่การพัฒนาวัสดุมัลติจั๊งก์ชั่น III-V ซึ่งคาดว่าจะมีประสิทธิภาพสูงสุดถึง 30%

เพอรอฟสไกต์เป็นเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดใหม่ที่เพิ่งได้รับการพิสูจน์ว่ามีประสิทธิภาพและประสิทธิผล วัสดุเหล่านี้เรียกอีกอย่างว่า "สารเชิงซ้อนของการสังเคราะห์แสง" ซึ่งถูกนำมาใช้เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์ คาดว่าจะเริ่มมีการนำเพอรอฟสไกต์ออกสู่ตลาดภายในไม่กี่ปีข้างหน้านี้ เมื่อเปรียบเทียบกับซิลิกอน เพอรอฟสไกต์มีราคาค่อนข้างถูกและมีการใช้งานที่หลากหลาย

Perovskites สามารถนำมาผสมกับวัสดุซิลิกอนเพื่อสร้างเซลล์แสงอาทิตย์ที่มีประสิทธิภาพและทนทาน เซลล์แสงอาทิตย์แบบคริสตัล Perovskite อาจมีประสิทธิภาพมากกว่าซิลิกอนถึง 20 เปอร์เซ็นต์ วัสดุ Perovskite และ Si-PV ยังแสดงให้เห็นถึงระดับประสิทธิภาพสูงสุดเป็นประวัติการณ์ที่สูงถึง 28 เปอร์เซ็นต์ นอกจากนี้ นักวิจัยยังได้พัฒนาเทคโนโลยีสองด้านที่ช่วยให้เซลล์แสงอาทิตย์สามารถเก็บเกี่ยวพลังงานได้จากทั้งสองด้านของแผง ซึ่งเป็นประโยชน์อย่างยิ่งต่อการใช้งานเชิงพาณิชย์ เนื่องจากช่วยประหยัดต้นทุนการติดตั้ง

นอกจากเพอรอฟสไกต์แล้ว นักวิจัยยังศึกษาเกี่ยวกับวัสดุที่สามารถทำหน้าที่เป็นตัวพาประจุหรือตัวดูดซับแสง วัสดุเหล่านี้ยังช่วยให้เซลล์แสงอาทิตย์ประหยัดค่าใช้จ่ายได้มากขึ้น และยังช่วยสร้างแผงโซลาร์เซลล์ที่เสียหายน้อยลงได้อีกด้วย

ปัจจุบันนักวิจัยกำลังดำเนินการสร้างเซลล์แสงอาทิตย์แบบ Tandem Perovskite ที่มีประสิทธิภาพสูง คาดว่าเซลล์ดังกล่าวจะวางจำหน่ายในเชิงพาณิชย์ได้ภายในสองสามปีข้างหน้า นักวิจัยกำลังทำงานร่วมกับกระทรวงพลังงานสหรัฐอเมริกาและมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติ

นอกจากนี้ นักวิจัยยังกำลังศึกษาแนวทางใหม่ในการเก็บเกี่ยวพลังงานแสงอาทิตย์ในที่มืดด้วย ซึ่งได้แก่ การกลั่นด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ ซึ่งใช้ความร้อนจากแผงในการทำให้น้ำบริสุทธิ์ เทคนิคเหล่านี้กำลังได้รับการทดสอบที่มหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด

นักวิจัยกำลังศึกษาการใช้เครื่องผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบเทอร์โมเรดิเอทีฟ ซึ่งใช้ความร้อนจากแผงโซลาร์เซลล์เพื่อผลิตไฟฟ้าในเวลากลางคืน เทคโนโลยีนี้มีประโยชน์อย่างยิ่งในสภาพอากาศหนาวเย็นที่ประสิทธิภาพของแผงโซลาร์เซลล์มีจำกัด อุณหภูมิของเซลล์อาจเพิ่มขึ้นได้มากกว่า 25 องศาเซลเซียสบนหลังคาที่มืด นอกจากนี้ เซลล์ยังสามารถระบายความร้อนด้วยน้ำได้ ซึ่งทำให้มีประสิทธิภาพมากขึ้น

นักวิจัยกลุ่มนี้ยังได้ค้นพบการใช้งานเซลล์แสงอาทิตย์แบบยืดหยุ่นเมื่อไม่นานมานี้ แผงเซลล์แสงอาทิตย์ประเภทนี้สามารถทนต่อการจมอยู่ในน้ำและมีน้ำหนักเบามาก นอกจากนี้ยังทนทานต่อการถูกรถชนอีกด้วย การวิจัยของพวกเขาได้รับการสนับสนุนจากโครงการ Solar Frontiers ของ Eni-MIT Alliance นอกจากนี้ พวกเขายังสามารถพัฒนาวิธีการทดสอบเซลล์แสงอาทิตย์แบบใหม่ได้อีกด้วย

งานวิจัยล่าสุดเกี่ยวกับแผงโซลาร์เซลล์เน้นไปที่การพัฒนาเทคโนโลยีที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น ราคาถูกกว่า และทนทานมากขึ้น ความพยายามในการวิจัยเหล่านี้ดำเนินการโดยกลุ่มต่างๆ มากมายในสหรัฐอเมริกาและทั่วโลก เทคโนโลยีที่มีแนวโน้มมากที่สุด ได้แก่ เซลล์แสงอาทิตย์แบบฟิล์มบางรุ่นที่สองและเซลล์แสงอาทิตย์แบบยืดหยุ่น