เทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย์ใหม่ ฝากถอนไม่มีขั้นต่ำ เว็บตรง สามารถเปลี่ยนวิธีที่เรามอง — และพลัง — โลกของเรา
โดย MARLENE CIMONS | เผยแพร่ 31 กรกฎาคม 2018 19:00 น
สิ่งแวดล้อม
แบ่งปัน
หน้าต่างพลังงานแสงอาทิตย์
Windows Pexels
หน้าต่างของรถยนต์และอาคารจำนวนมากติดฟิล์มที่ปิดแสงแดดที่ไม่จำเป็น ซึ่งเป็นมาตรการประหยัดพลังงานที่ช่วยลดต้นทุนการทำความร้อนและความเย็น หน้าต่างอื่นๆ ที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมีการเคลือบเซลล์แสงอาทิตย์แบบซีทรู ซึ่งจะเปลี่ยนให้เป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าขนาดเล็ก แต่คุณอาจไม่พบสิ่งใดที่สามารถทำได้ทั้งสองอย่าง ยังไงก็ไม่ใช่
นี่อาจจะกำลังจะเปลี่ยนไป นักวิทยาศาสตร์ชาวจีนได้คิดค้นวัสดุใหม่ที่สามารถบังแสงอาทิตย์และผลิตพลังงานได้ พวกเขาคาดการณ์ว่าหน้าต่างที่ติดตั้งผลิตภัณฑ์นี้หรือแม้กระทั่งผ้าม่านที่มีหน้าต่างนี้ สามารถลดค่าไฟฟ้าของครัวเรือนโดยเฉลี่ยได้อย่างน้อยครึ่งหนึ่ง “เราผสมผสานทั้งนวัตกรรมวัสดุและการออกแบบฟิล์มบางแบบออปติคัลเพื่อให้บรรลุเป้าหมายในการรวมการผลิตไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์และฉนวนความร้อนไว้ในฟิล์มแผ่นเดียว
Hin-Lap (Angus) Yip ศาสตราจารย์ด้านวัสดุ
ศาสตร์และวิศวกรรมศาสตร์แห่งมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีเซาท์ไชน่ากล่าว “ประสิทธิภาพการใช้พลังงานสำหรับบ้านของเราเป็นแบบสองเท่า: การผลิตไฟฟ้าและการประหยัดพลังงาน”
ติดฟิล์มกระจกรถยนต์
กระจกรถยนต์ติดฟิล์มกันแสง Pixabay
การสร้างต้นแบบที่สามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้พร้อมๆ กันและป้องกันความร้อนที่มากเกินไป จำเป็นต้องมีนักวิทยาศาสตร์ รวมทั้ง Fei Huang จากมหาวิทยาลัย South China ด้วย ต้องทำสมดุลระหว่างการเก็บเกี่ยวแสงเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าและปิดกั้น ผสมและจับคู่จากวัสดุต่างๆ และสารเคมีเพื่อหาส่วนผสมที่ลงตัว
ในที่สุด พวกเขาได้ออกแบบผลิตภัณฑ์ที่ยอมให้แสงแดดส่องผ่านส่วนที่มองเห็นได้ แต่ปฏิเสธแสงอินฟราเรดซึ่งเป็น “สาเหตุของความร้อนที่สำคัญ” Yip กล่าว จากนั้นนักวิจัยได้เปลี่ยนบริเวณใกล้อินฟราเรดระหว่างส่วนที่มองเห็นและอินฟราเรดให้เป็นกระแสไฟฟ้า
“วัสดุหลักที่เราใช้ในการเปลี่ยนไฟจากแสงอาทิตย์เป็นไฟฟ้าคือพอลิเมอร์เซมิคอนดักเตอร์” Yip กล่าว “เราสามารถออกแบบโครงสร้างทางเคมีและปรับคุณสมบัติการดูดซับ [ของมัน] ได้ สารอินทรีย์นี้มีคุณสมบัติการดูดกลืนที่ไม่เหมือนใคร ซึ่งสามารถเลือกดูดซับแสงใกล้อินฟราเรดได้ [แต่] ยอมให้แสงส่วนใหญ่ที่มองเห็นได้ผ่านเข้ามา ทำให้เป็นวัสดุที่สมบูรณ์แบบสำหรับการประยุกต์ใช้หน้าต่างเซลล์แสงอาทิตย์แบบกึ่งโปร่งใส (PV)”
หน้าต่างโซลาร์เทค
Windows ได้รับการออกแบบมาเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าและฉนวนกันความร้อน ที่มา: หินลับยิบ
เทคโนโลยีเซลล์แสงอาทิตย์ในปัจจุบันซึ่งใช้ซิลิกอนหรือสารกึ่งตัวนำอนินทรีย์อื่น ๆ ไม่เหมาะสำหรับการใช้งานหน้าต่างเซลล์แสงอาทิตย์ “เนื่องจากมีลักษณะทึบแสงและทึบ” เขากล่าวเสริม “ในทางกลับกัน เราสามารถสร้างโฟโตโวลตาอิกอินทรีย์ให้เป็นฟิล์มกึ่งโปร่งแสง น้ำหนักเบา และมีสีสัน ซึ่งเหมาะสำหรับการเปลี่ยนหน้าต่างเป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและฉนวนความร้อน”
บทความ อธิบายการ วิจัย ปรากฏ ในวารสารJoule
Yip กล่าวว่าวัสดุนี้คล้ายกับเม็ดสีที่ใช้ในการพิมพ์หนังสือพิมพ์หรือรถเคลือบ “แต่ใช้งานได้ดีกว่า” เขากล่าว “ที่จริงแล้ว เราสามารถผลิตพอลิเมอร์โซลาร์เซลล์บนพื้นผิวที่ยืดหยุ่นได้โดยใช้กระบวนการพิมพ์แบบม้วนต่อม้วน เช่นเดียวกับวิธีที่เราพิมพ์หนังสือพิมพ์ของเรา หากคุณเปรียบเทียบสิ่งนี้กับกระบวนการที่ใช้พลังงานสูงซึ่งจำเป็นสำหรับการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดซิลิคอน การผลิตเซลล์แสงอาทิตย์แบบโพลีเมอร์จะใช้พลังงานน้อยลง โดยมีการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่ต่ำกว่า”
วัสดุนี้มีศักยภาพในการใช้งานหลายอย่าง
เนื่องจากเป็นฟิล์มที่ยืดหยุ่นและม้วนได้ ยิปคิดว่ามันจะทำเป็นม่านหน้าต่างที่ดีได้ “ในปัจจุบันนี้ ผ้าม่านจำนวนมากถูกควบคุมด้วยไฟฟ้าเพื่อเปิดและปิด และเนื่องจากฟิล์มหน้าต่างเซลล์แสงอาทิตย์ของเราจะผลิตกระแสไฟฟ้า วงจรไฟฟ้าเดียวกันนี้จึงสามารถนำมาใช้เพื่อจ่ายไฟได้ ซึ่งจากนั้นก็สามารถใช้โดยตรงหรือเก็บไว้เป็นพลังงานให้กับสิ่งอำนวยความสะดวกอื่นๆ ใน บ้าน” เขากล่าว
นอกจากนี้ เขายังเห็นคุณค่าของการนำไปใช้ในโรงเรือนที่ขับเคลื่อนด้วยตัวเอง “เพียงแค่ต้องปรับแต่งคุณสมบัติทางแสงของฟิล์มหน้าต่างเซลล์แสงอาทิตย์ เนื่องจากพืชดูดซับแสงสีน้ำเงินและสีแดงเป็นหลัก ซึ่งเป็นสาเหตุที่ทำให้พวกมันเป็นสีเขียว” เขากล่าว “ดังนั้น การออกแบบฟิล์มกระจกโฟโตโวลตาอิกสำหรับการใช้งานในเรือนกระจกจะต้องเพิ่มการส่งผ่านแสงสีน้ำเงินและสีแดงให้มากที่สุด สิ่งนี้เป็นไปได้ด้วยการออกแบบวัสดุใหม่และวิศวกรรมแสง”
นักวิทยาศาสตร์คาดการณ์ว่าการติดตั้งหน้าต่างที่มีคุณสมบัติในการผลิตไฟฟ้าแบบสองวัตถุประสงค์และเป็นฉนวนความร้อนสามารถลดการพึ่งพาแหล่งไฟฟ้าภายนอกของครัวเรือนโดยเฉลี่ยได้มากกว่าร้อยละ 50 แม้ว่าตัวเลขนี้จะถือว่าทุกตารางนิ้วของหน้าต่างทุกบานจะมีแผงที่ทำจากมัลติฟังก์ชั่น พลังงานแสงอาทิตย์.
เซลล์แสงอาทิตย์ที่โปร่งใส
เซลล์แสงอาทิตย์แบบโปร่งใส บียอร์น แอปเพล
Yip ชี้ให้เห็นว่านักวิจัยไม่ได้ใช้ “เซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์ที่ดีที่สุดที่มีอยู่ในสาขานี้” สำหรับการสาธิตการวิจัยของพวกเขาเอง เขากล่าวเสริมว่า “ประสิทธิภาพของพวกเขาพัฒนาขึ้นอย่างรวดเร็ว และเราคาดหวังว่าจะสามารถ ปรับปรุงประสิทธิภาพของฟิล์มติดกระจกเซลล์แสงอาทิตย์แบบครบวงจรนี้อย่างต่อเนื่อง การผลิตเซลล์แสงอาทิตย์แบบโพลีเมอร์กึ่งโปร่งแสงที่เป็นฉนวนความร้อน มัลติฟังก์ชั่น เป็นเพียงจุดเริ่มต้นของการสำรวจการใช้งานใหม่ๆ ของเซลล์แสงอาทิตย์ออร์แกนิก”
Yip กล่าวว่าจะง่ายต่อการขยายขนาดผลิตภัณฑ์เพื่อการใช้งานอย่างแพร่หลาย และถึงแม้ในตอนแรกอาจมีราคาแพงกว่าฟิล์มทั่วไป แต่ก็สามารถจ่ายสำหรับตัวมันเองได้ค่อนข้างเร็ว “เราคิดว่าเซลล์แสงอาทิตย์ที่ใช้โพลีเมอร์จะมีเวลาคืนพลังงานที่สั้นกว่ามากเมื่อเทียบกับเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดอนินทรีย์ เนื่องจากสามารถผลิตได้โดยใช้กระบวนการพิมพ์ที่ใช้พลังงานต่ำ” เขากล่าว
“ในแง่ของต้นทุนของฟิล์ม เนื่องจากมีโครงสร้างคล้ายกันมากกับฟิล์มฉนวนความร้อนในปัจจุบัน แต่มีชั้นเพิ่มเติมเพียงไม่กี่ชั้น ผมคาดว่ามันจะสูงกว่าฟิล์มกระจกปัจจุบันเล็กน้อย” เขากล่าวเสริม “แต่เนื่องจากประสิทธิภาพการใช้พลังงานสามารถเพิ่มเป็นสองเท่า เราเชื่อว่าเวลาคืนทุนจะสั้นมาก อาจจะภายในสามถึงสี่ปี”
เขาคาดการณ์ว่าวัสดุดังกล่าวจะสามารถนำไปใช้ในเชิงพาณิชย์ได้ภายในห้าปี
“เป็นเวลาประมาณ 25 ปีแล้วตั้งแต่การค้นพบเซลล์สุริยะโพลีเมอร์จนถึงปัจจุบัน” เขากล่าว “เรามีความก้าวหน้าอย่างมากในการปรับปรุงประสิทธิภาพและความเสถียรของเซลล์แสงอาทิตย์โพลีเมอร์ หากเราสามารถระบุวัสดุและกระบวนการที่ดีที่สุดในการขยายขนาดเทคโนโลยีเซลล์แสงอาทิตย์เหล่านี้ได้ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า บางทีเราอาจจะได้เห็นพวกเขาทุกที่ในวันครบรอบ 30 ปีของพวกเขา”
Marlene Cimons เขียนให้Nexus Mediaซึ่งเป็นสื่อข่าวที่รวบรวมเกี่ยวกับสภาพอากาศ พลังงาน นโยบาย ศิลปะ และวัฒนธรรมฝากถอนไม่มีขั้นต่ำ เว็บตรง
