บางกว่าเส้นผม! "โซลาร์เซลล์โปร่งแสง" หนาแค่ 10 นาโนเมตร ใช้ติดกระจกชาร์จไฟได้ตลอดวัน

ทีมนักวิจัยสิงคโปร์พัฒนา “โซลาร์เซลล์โปร่งแสง” ชนิดบางพิเศษ หนาเพียง 10 นาโนเมตร สามารถติดกระจกหน้าต่างอาคารและรถยนต์ไฟฟ้าเพื่อผลิตพลังงานสะอาดได้เอง โดยไม่บดบังทัศนียภาพ

จะดีแค่ไหนถ้ากระจกหน้าต่างอาคารตึกระฟ้าหรือกระจกรถยนต์ไฟฟ้าที่เรามองผ่านทุกวัน ไม่ได้มีไว้เพียงแค่รับแสงหรือกันลม แต่สามารถทำหน้าที่เป็นแผงผลิตไฟฟ้าไปพร้อมกันด้วย ทีมนักวิทยาศาสตร์ได้คิดค้นนวัตกรรม “โซลาร์เซลล์โปร่งแสงชนิดบางพิเศษ” ที่หนาเพียง 10 นาโนเมตร ซึ่งบางกว่าเส้นผมของมนุษย์ถึง 10,000 เท่า เทคโนโลยีล้ำสมัยนี้ไม่เพียงแต่จะช่วยพลิกโฉมสถาปัตยกรรมและการเดินทางในอนาคต แต่ยังเป็นกุญแจสำคัญที่จะช่วยให้คนเมืองสามารถเข้าถึงแหล่งพลังงานสะอาดได้อย่างง่ายดายและยั่งยืนขึ้นกว่าเดิม

แผงโซลาร์เซลล์ บางเฉียบจนเกือบล่องหน

แผงโซลาร์เซลล์ที่เราคุ้นตาตามหลังคาบ้านมักมีลักษณะเป็นแผ่นซิลิคอนสีดำทึบ ขนาดใหญ่ และมีน้ำหนักมาก ซึ่งทำให้ถูกจำกัดการใช้งานอยู่เฉพาะบนพื้นที่ดาดฟ้าหรือลานกว้างเท่านั้น แต่นวัตกรรมนี้ได้รับการออกแบบมาให้ตอบโจทย์การใช้ชีวิตของคนเมือง ด้วยการลดขนาดความหนาลงเหลือเพียงระดับนาโนเมตร ทำให้แผ่นโซลาร์เซลล์นี้มีความโปร่งแสงสูงจนแทบมองไม่เห็นด้วยตาเปล่า เมื่อนำไปเคลือบหรือติดตั้งลงบนพื้นผิวกระจก ทัศนียภาพภายนอกจึงยังคงคมชัด แสงสว่างยังสามารถส่องผ่านเข้ามาในอาคารได้ตามปกติ

แต่สิ่งที่เพิ่มเข้ามาคือความสามารถในการกักเก็บพลังงานจากแสงแดดรอบตัวแล้วเปลี่ยนเป็นกระแสไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพ ถือเป็นการทลายกำแพงความเชื่อเดิม ๆ ที่ว่าแผงพลังงานแสงอาทิตย์ต้องมีขนาดใหญ่และบดบังสายตาเสมอไป

นวัตกรรมนาโนผลิตพลังงานได้ทุกที่

งานวิจัยของนักวิทยาศาสตร์ จากมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีนันยาง ประเทศสิงคโปร์ (Nanyang Technological University: NTU) ได้ใช้วัสดุขั้นสูงโครงสร้างสารกึ่งตัวนำที่ผสมผสานสารประกอบอินทรีย์ที่มีความสามารถในการดูดซับแสงแต่ปล่อยให้แสงช่วงที่ตามองเห็นผ่านไปได้ เบื้องหลังความสำเร็จนี้เกิดจากแนวคิดที่ต้องการเปลี่ยนเมืองใหญ่ที่เต็มไปด้วยตึกกระจกสูงระฟ้าให้กลายเป็น “โรงไฟฟ้าแนวตั้ง" ขนาดใหญ่

โดยทีมวิจัยระบุว่าความท้าทายที่ผ่านมาคือการรักษาสมดุลระหว่าง “ความโปร่งแสง” และ “ประสิทธิภาพในการผลิตไฟ” ซึ่งนวัตกรรมชิ้นล่าสุดนี้สามารถทำลายกำแพงข้อจำกัดนั้นได้สำเร็จ ด้วยการทำงานร่วมกันของชั้นฟิล์มบางพิเศษที่กักเก็บแสงได้แม้จะมีความหนาเพียงเสี้ยวหนึ่งของเส้นผมก็ตาม

ดักจับแสงมุมอับ ประสิทธิภาพสูงแม้แดดรำไร

ความโดดเด่นของเทคโนโลยีโซลาร์เซลล์ล่องหนนี้ ไม่ได้อยู่เพียงแค่ความบางเท่านั้น แต่ระบบการทำงานภายในยังถูกออกแบบมาให้มีความไวต่อแสงในระดับสูง โซลาร์เซลล์ทั่วไปจำเป็นต้องติดตั้งในมุมที่รับแสงแดดโดยตรงและทำงานได้ดีเฉพาะในช่วงเวลาที่มีแสงจัด แต่แผงโซลาร์เซลล์ชนิดบางพิเศษนี้สามารถดักจับคลื่นแสงได้หลากหลายย่านความถี่ รวมถึงแสงสะท้อนจากพื้นผิวรอบข้าง และแสงรำไรในวันที่มีเมฆมาก ทำให้มันสามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้อย่างต่อเนื่องเกือบตลอดทั้งวัน แม้จะถูกติดตั้งในแนวตั้งอย่างกระจกหน้าต่างตึก หรือบนพื้นผิวที่มีความโค้งมนอย่างกระจกรถยนต์

ยิ่งไปกว่านั้น สารเคลือบผิวชนิดนี้ยังช่วยสะท้อนความร้อนจากรังสีอินฟราเรดออกไป ส่งผลให้อุณหภูมิภายในอาคารหรือห้องโดยสารรถยนต์ลดลง ช่วยลดภาระการทำงานของระบบปรับอากาศและประหยัดพลังงานได้ถึงสองต่อ ซึ่งเป็นประโยชน์อย่างมากในการจัดการพลังงานในตึก

เปลี่ยนกระจกให้เป็นแหล่งพลังงานเคลื่อนที่

หากเทคโนโลยีนี้ได้รับการนำไปประยุกต์ใช้อย่างแพร่หลาย ผู้ใช้งานไม่ว่าจะเป็นเจ้าของบ้านและผู้บริหารอาคารสำนักงานอาจจะไม่ต้องเผชิญกับค่าไฟที่พุ่งสูง เพราะตึกระฟ้าทุกแห่งจะสามารถพึ่งพาพลังงานสะอาดที่ผลิตได้จากหน้าต่างของตัวเอง ขณะเดียวกัน ในอุตสาหกรรมยานยนต์ กระจกรถยนต์ไฟฟ้าที่เคลือบด้วยโซลาร์เซลล์นาโนนี้ จะทำหน้าที่เป็นเครื่องประจุไฟสำรองที่ชาร์จพลังงานเข้าสู่แบตเตอรี่ได้เองในขณะจอดตากแดดหรือขับขี่ ช่วยเพิ่มระยะทางการวิ่งและลดความกังวลเรื่องสถานีชาร์จ

นอกจากนี้ เทคโนโลยีดังกล่าวยังสามารถขยายผลไปใช้กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็ก เช่น หน้าจอสมาร์ตโฟน แว่นตาอัจฉริยะ หรืออุปกรณ์ไอทีสวมใส่ เพื่อให้เกิดการชาร์จพลังงานได้เองในอนาคต ลดการพึ่งพาพลังงานฟอสซิลและขับเคลื่อนสังคมสู่เป้าหมายคาร์บอนเป็นศูนย์ได้อย่างเป็นรูปธรรม

นวัตกรรม “แผ่นโซลาร์เซลล์โปร่งแสง” หนาเพียง 10 นาโนเมตรนี้ ถือเป็นอีกหนึ่งจุดเปลี่ยนที่สำคัญของเทคโนโลยีแห่งอนาคต ซึ่งไม่จำเป็นต้องสร้างภาระหรือเปลี่ยนวิถีชีวิตเดิมของเรา แต่สามารถกลมกลืนไปกับสิ่งแวดล้อมได้อย่างแนบเนียน ในอนาคตเมื่อการพัฒนาเข้าสู่กระบวนการผลิตเชิงพาณิชย์ในระดับอุตสาหกรรม เราอาจได้เห็นเมืองใหญ่ทั่วโลกกลายเป็นพื้นที่พลังงานหมุนเวียน 100% ที่ซึ่งทุกหน้าต่างและทุกพื้นผิวกระจกสามารถสร้างพลังงานสะอาดเพื่อขับเคลื่อนชีวิตมนุษย์ได้อย่างไม่รู้จบ

เรียบเรียงโดย ขนิษฐา จันทร์ทร

ที่มาข้อมูล: ntu, newatlas, straitstimes, eurekalert
ที่มาภาพ: ntu, eurekalert

อัปเดตข้อมูลแวดวงวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี รู้ทันโลกไอที และโซเชียลฯ ในรูปแบบ Audio จาก AI เสียงผู้ประกาศของไทยพีบีเอส ได้ที่ Thai PBS

“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech