การวิจัยล่าสุดเกี่ยวกับแผงโซลาร์เซลล์

ปัจจุบัน นักวิจัยกำลังศึกษาวิจัยเกี่ยวกับเซลล์แสงอาทิตย์หลัก 3 ด้าน ได้แก่ ซิลิคอนผลึก เพอรอฟสไกต์ และเซลล์แสงอาทิตย์แบบยืดหยุ่น ทั้งสามด้านนี้เสริมซึ่งกันและกัน และมีศักยภาพที่จะทำให้เทคโนโลยีเซลล์แสงอาทิตย์มีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น

ซิลิคอนผลึกเป็นวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ที่นิยมใช้มากที่สุดในแผงโซลาร์เซลล์ อย่างไรก็ตาม ประสิทธิภาพของมันต่ำกว่าขีดจำกัดทางทฤษฎีมาก ดังนั้น นักวิจัยจึงเริ่มมุ่งเน้นไปที่การพัฒนาเซลล์แสงอาทิตย์ผลึกขั้นสูง ปัจจุบันห้องปฏิบัติการพลังงานหมุนเวียนแห่งชาติกำลังมุ่งเน้นไปที่การพัฒนาวัสดุมัลติจั๊งค์ชั่น III-V ซึ่งคาดว่าจะมีประสิทธิภาพสูงสุดถึง 30%

เพอรอฟสไกต์เป็นเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดใหม่ที่เพิ่งได้รับการพิสูจน์ว่ามีประสิทธิภาพและประสิทธิภาพสูง วัสดุเหล่านี้เรียกอีกอย่างว่า "สารประกอบเชิงซ้อนสังเคราะห์แสง" ซึ่งถูกนำมาใช้เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพให้กับเซลล์แสงอาทิตย์ คาดว่าจะเริ่มวางจำหน่ายเชิงพาณิชย์ภายในไม่กี่ปีข้างหน้า เพอรอฟสไกต์มีราคาค่อนข้างถูกเมื่อเทียบกับซิลิคอนและมีศักยภาพในการนำไปประยุกต์ใช้งานได้หลากหลาย

เพอรอฟสไกต์สามารถนำมาผสมกับวัสดุซิลิคอนเพื่อสร้างเซลล์แสงอาทิตย์ที่มีประสิทธิภาพและทนทาน เซลล์แสงอาทิตย์แบบผลึกเพอรอฟสไกต์มีประสิทธิภาพสูงกว่าซิลิคอนถึง 20 เปอร์เซ็นต์ วัสดุเพอรอฟสไกต์และ Si-PV ก็แสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพสูงสุดเป็นประวัติการณ์ที่สูงถึง 28 เปอร์เซ็นต์ นอกจากนี้ นักวิจัยยังได้พัฒนาเทคโนโลยีแบบสองหน้าที่ช่วยให้เซลล์แสงอาทิตย์สามารถเก็บเกี่ยวพลังงานได้จากทั้งสองด้านของแผง ซึ่งเป็นประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับการใช้งานเชิงพาณิชย์ เนื่องจากช่วยประหยัดต้นทุนการติดตั้ง

นอกจากเพอรอฟสไกต์แล้ว นักวิจัยยังกำลังศึกษาวัสดุที่สามารถทำหน้าที่เป็นตัวพาประจุหรือตัวดูดซับแสง วัสดุเหล่านี้ยังช่วยให้เซลล์แสงอาทิตย์มีต้นทุนต่ำลง และยังช่วยสร้างแผงโซลาร์เซลล์ที่เสียหายน้อยลงอีกด้วย

ขณะนี้นักวิจัยกำลังพัฒนาเซลล์แสงอาทิตย์แบบ Tandem Perovskite ประสิทธิภาพสูง คาดว่าเซลล์นี้จะวางจำหน่ายเชิงพาณิชย์ได้ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า นักวิจัยกำลังร่วมมือกับกระทรวงพลังงานสหรัฐอเมริกาและมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติ

นอกจากนี้ นักวิจัยยังกำลังศึกษาวิธีการใหม่ๆ ในการเก็บเกี่ยวพลังงานแสงอาทิตย์ในที่มืด ซึ่งรวมถึงวิธีการกลั่นด้วยแสงอาทิตย์ ซึ่งใช้ความร้อนจากแผงโซลาร์เซลล์เพื่อกรองน้ำ เทคนิคเหล่านี้กำลังอยู่ระหว่างการทดสอบที่มหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด

นักวิจัยกำลังศึกษาการใช้อุปกรณ์พลังงานแสงอาทิตย์แบบเทอร์โมเรดิเอทีฟ (thermoradiative PV) ซึ่งใช้ความร้อนจากแผงเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าในเวลากลางคืน เทคโนโลยีนี้มีประโยชน์อย่างยิ่งในสภาพอากาศหนาวเย็นที่ประสิทธิภาพของแผงมีจำกัด อุณหภูมิของเซลล์อาจเพิ่มขึ้นมากกว่า 25 องศาเซลเซียสบนหลังคาที่มืด นอกจากนี้ เซลล์ยังสามารถระบายความร้อนด้วยน้ำ ซึ่งทำให้เซลล์มีประสิทธิภาพมากขึ้น

นักวิจัยกลุ่มนี้ยังได้ค้นพบการใช้เซลล์แสงอาทิตย์แบบยืดหยุ่นเมื่อไม่นานมานี้ แผงเหล่านี้สามารถทนต่อการจมน้ำและมีน้ำหนักเบามาก นอกจากนี้ยังทนทานต่อการถูกรถชนได้อีกด้วย งานวิจัยของพวกเขาได้รับการสนับสนุนจากโครงการ Solar Frontiers ของ Eni-MIT Alliance นอกจากนี้ พวกเขายังสามารถพัฒนาวิธีการทดสอบเซลล์แสงอาทิตย์แบบใหม่ได้อีกด้วย

งานวิจัยล่าสุดเกี่ยวกับแผงโซลาร์เซลล์มุ่งเน้นไปที่การพัฒนาเทคโนโลยีที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น ราคาถูกลง และมีความทนทานมากขึ้น ความพยายามในการวิจัยเหล่านี้กำลังดำเนินการโดยกลุ่มต่างๆ มากมายทั้งในสหรัฐอเมริกาและทั่วโลก เทคโนโลยีที่มีแนวโน้มมากที่สุด ได้แก่ เซลล์แสงอาทิตย์แบบฟิล์มบางรุ่นที่สองและเซลล์แสงอาทิตย์แบบยืดหยุ่น