นักวิจัยสร้าง ‘แผงพลังงานแสงอาทิตย์’ หรือ โซลาร์เซลล์ แบบใหม่ที่ผลิตพลังงานได้แม้แต่ในช่วงกลางคืน
นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยนิวเซาท์เวลล์ซิดนีย์ (UNSW Sydney) ประเทศออสเตรเลีย ประสบความสำเร็จในการทดสอบอุปกรณ์ที่สามารถแปลงความร้อนจากอินฟราเรดเป็นพลังงานไฟฟ้าได้ซึ่งทำให้แผงพลังงานแสงอาทิตย์ หรือโซลาร์เซลล์สามารถผลิตพลังงานได้ในตอนกลางคืน
โดยปกติ โซลาร์เซลล์จะผลิตพลังงานโดยความร้อนที่มาจากดวงอาทิตย์ ทำให้ใช้งานได้เพียงแค่ตอนกลางวัน ซึ่งเป็นข้อจำกัดใหญ่ของพลังงานแสงอาทิตย์ ทีมวิจัยจึงแก้ปัญหาด้วยการสร้างอุปกรณ์ที่มีชื่อว่า ‘Thermo-radiative diode’ ที่ทำจากปรอทแคดเมียมเทลลูไรด์ (MCT) ทำให้เครื่องมือสามารถดูดซับแสงอินฟราเรดในช่วงระยะกลางและไกลและเปลี่ยนเป็นกระแสไฟฟ้าได้
โดยแสงอินฟราเรดนั้นเกิดขึ้นเมื่อแผ่นเปลือกโลกคลายความร้อนในตอนกลางคืนหลังจากดูดซับแสงอาทิตย์ตลอดทั้งช่วงกลางวัน “ในช่วงปลายศตวรรษที่ 18 และต้นศตวรรษที่ 19 มีการค้นพบว่าประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ไอน้ำขึ้นอยู่กับความแตกต่างของอุณหภูมิในเครื่องยนต์ จนเกิดเป็นความรู้ทางเทอร์โมไดนามิกส์” นิโคลาส อีกินส์-ดัวเคส (Nicholas Ekins-Daukes) สมาชิกในทีมวิจัย อธิบาย
เขาเสริมว่า “หลักการเดียวกันนี้นำมาใช้กับพลังงานแสงอาทิตย์ได้ นั่นคือดวงอาทิตย์คือความร้อนและผิวเปลือกโลกคือความเย็น โดยให้แผงโซลาร์เซลล์เป็นดูดซับความแตกต่างนี้ซึ่งช่วยให้ผลิตไฟฟ้าได้” หรือกล่าวให้เข้าใจง่ายก็คือ เมื่อโลกปล่อยรังสีอินฟราเรดสู่อวกาศ อุปกรณ์นี้จะใช้ประโยชน์จากความแตกต่างของอุณหภูมิสร้างพลังงานขึ้นมา
อย่างไรก็ตาม ปริมาณพลังงานที่ผลิตได้ในอุปกรณ์ต้นแบบนี้ยังคงอยู่ที่ประมาณร้อยละ 0.001 ของการผลิตพลังงานจากแสงอาทิตย์ปกติ แต่นี่เป็นจุดเริ่มต้นที่สำคัญ และจะช่วยพัฒนาเทคโนโลยีด้านโซลาร์เซลล์จนสามารถแข่งขันกับพลังงานอื่น ๆ ได้ดีขึ้นในอนาคต
“เรายังไม่มีวัสดุมหัศจรรย์ที่จะทำให้ ‘Thermo-radiative diode’ ทำงานได้เต็มประสิทธิภาพ แต่เราได้พิสูจน์ในเชิงหลักการแล้ว และเรากระตือรือร้นที่จะเห็นว่าเราจะสามารถปรับปรุงผลลัพธ์ให้ดีขึ้นได้อีกในไม่กี่ปีข้างหน้า” นิโคลาส กล่าว
สืบค้นและเรียบเรียง วิทิต บรมพิชัยชาติกุล
ที่มา
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsphotonics.2c00223
https://www.sciencedaily.com/releases/2022/05/220517112246.htm
