ผลการวิจัยล่าสุดเกี่ยวกับแผงโซลาร์เซลล์

ปัจจุบัน นักวิจัยกำลังทำงานวิจัยด้านเซลล์แสงอาทิตย์หลักๆ อยู่ 3 ด้าน ได้แก่ ซิลิคอนผลึก เพอร์รอฟสไกต์ และเซลล์แสงอาทิตย์แบบยืดหยุ่น ทั้งสามด้านนี้ส่งเสริมซึ่งกันและกัน และมีศักยภาพที่จะทำให้เทคโนโลยีเซลล์แสงอาทิตย์มีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น

ซิลิคอนผลึกเป็นวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ที่ใช้กันมากที่สุดในแผงโซลาร์เซลล์ อย่างไรก็ตาม ประสิทธิภาพของมันต่ำกว่าขีดจำกัดทางทฤษฎีมาก ดังนั้น นักวิจัยจึงเริ่มหันมาให้ความสนใจกับการพัฒนาแผงโซลาร์เซลล์ผลึกขั้นสูง ห้องปฏิบัติการพลังงานหมุนเวียนแห่งชาติกำลังมุ่งเน้นการพัฒนาวัสดุหลายชั้น III-V ซึ่งคาดว่าจะมีประสิทธิภาพสูงถึง 30%

สารเพอร์รอฟสไกต์เป็นเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดใหม่ที่เพิ่งได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีประสิทธิภาพและประสิทธิผล วัสดุเหล่านี้เรียกอีกอย่างว่า "สารประกอบเชิงซ้อนสังเคราะห์แสง" มีการนำมาใช้เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์ และคาดว่าจะมีการนำไปใช้ในเชิงพาณิชย์ภายในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า เมื่อเทียบกับซิลิคอนแล้ว สารเพอร์รอฟสไกต์มีราคาถูกกว่าและมีศักยภาพในการใช้งานที่หลากหลาย

สารเพอร์รอฟสไกต์สามารถนำมาผสมกับวัสดุซิลิคอนเพื่อสร้างเซลล์แสงอาทิตย์ที่มีประสิทธิภาพและทนทาน เซลล์แสงอาทิตย์ที่ทำจากผลึกเพอร์รอฟสไกต์มีประสิทธิภาพมากกว่าเซลล์แสงอาทิตย์ที่ทำจากซิลิคอนถึง 20 เปอร์เซ็นต์ นอกจากนี้ วัสดุเพอร์รอฟสไกต์และซิลิคอน-PV ยังแสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพในระดับสูงสุดถึง 28 เปอร์เซ็นต์ ยิ่งไปกว่านั้น นักวิจัยยังได้พัฒนาเทคโนโลยีแบบสองด้าน (bifacial technology) ที่ช่วยให้เซลล์แสงอาทิตย์สามารถเก็บเกี่ยวพลังงานจากทั้งสองด้านของแผงได้ ซึ่งเป็นประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับการใช้งานเชิงพาณิชย์ เนื่องจากช่วยประหยัดค่าใช้จ่ายในการติดตั้ง

นอกจากสารเพอร์รอฟสไกต์แล้ว นักวิจัยยังกำลังศึกษาวัสดุที่สามารถทำหน้าที่เป็นตัวนำประจุหรือตัวดูดซับแสงได้อีกด้วย วัสดุเหล่านี้สามารถช่วยให้เซลล์แสงอาทิตย์มีราคาประหยัดมากขึ้น และยังช่วยสร้างแผงโซลาร์เซลล์ที่ทนทานต่อความเสียหายได้ดียิ่งขึ้น

ขณะนี้นักวิจัยกำลังทำงานเพื่อสร้างเซลล์แสงอาทิตย์แบบแทนเดมเพอร์รอฟสไกต์ที่มีประสิทธิภาพสูงมาก คาดว่าเซลล์นี้จะออกสู่ตลาดได้ภายในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า นักวิจัยกำลังร่วมมือกับกระทรวงพลังงานของสหรัฐอเมริกาและมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติ

นอกจากนี้ นักวิจัยยังกำลังพัฒนาวิธีการใหม่ๆ ในการเก็บเกี่ยวพลังงานแสงอาทิตย์ในที่มืด วิธีการเหล่านี้รวมถึงการกลั่นน้ำด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ ซึ่งใช้ความร้อนจากแผงโซลาร์เซลล์ในการทำให้น้ำบริสุทธิ์ เทคนิคเหล่านี้กำลังอยู่ระหว่างการทดสอบที่มหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด

นักวิจัยกำลังศึกษาการใช้แผงโซลาร์เซลล์แบบเทอร์โมเรเดียทีฟด้วย อุปกรณ์เหล่านี้ใช้ความร้อนจากแผงโซลาร์เซลล์เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าในเวลากลางคืน เทคโนโลยีนี้มีประโยชน์อย่างยิ่งในสภาพอากาศหนาวเย็นที่ประสิทธิภาพของแผงโซลาร์เซลล์มีจำกัด อุณหภูมิของเซลล์สามารถเพิ่มขึ้นได้มากกว่า 25 องศาเซลเซียสบนหลังคาที่มืด เซลล์ยังสามารถระบายความร้อนด้วยน้ำ ซึ่งทำให้มีประสิทธิภาพมากขึ้น

นักวิจัยเหล่านี้เพิ่งค้นพบการใช้เซลล์แสงอาทิตย์แบบยืดหยุ่น แผงเหล่านี้สามารถทนต่อการจุ่มลงในน้ำและมีน้ำหนักเบามาก นอกจากนี้ยังสามารถทนต่อการถูกรถทับได้อีกด้วย งานวิจัยของพวกเขาได้รับการสนับสนุนจากโครงการ Eni-MIT Alliance Solar Frontiers Program พวกเขายังสามารถพัฒนาวิธีการทดสอบเซลล์แสงอาทิตย์แบบใหม่ได้อีกด้วย

งานวิจัยล่าสุดเกี่ยวกับแผงโซลาร์เซลล์มุ่งเน้นไปที่การพัฒนาเทคโนโลยีที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น ราคาถูกลง และทนทานมากขึ้น งานวิจัยเหล่านี้ดำเนินการโดยกลุ่มต่างๆ มากมายทั้งในสหรัฐอเมริกาและทั่วโลก เทคโนโลยีที่ดูมีอนาคตมากที่สุด ได้แก่ เซลล์แสงอาทิตย์แบบฟิล์มบางรุ่นที่สอง และเซลล์แสงอาทิตย์แบบยืดหยุ่น