พลังงานแสงอาทิตย์เป็นรูปแบบของพลังงานที่ราคาถูกที่สุดและเข้าถึงได้ง่ายที่สุด และตอนนี้ พลังงานแสงอาทิตย์จะมีประสิทธิภาพยิ่งกว่าที่เคย โดยนักวิทยาศาสตร์จากบริษัทเทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย์ชั้นนำของจีนอย่างบริษัท ลอนจี กรีน เอเนอร์จี เทคโนโลยี จำกัด (LONGi Green Energy Technology Co., Ltd) ได้พัฒนาเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดใหม่ที่สามารถพลิกโฉมการเปลี่ยนผ่านสู่พลังงานหมุนเวียนทั่วโลก โดยเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดใหม่นี้ ใช้วัสดุเดียวกับ 95% ของเซลล์แสงอาทิตย์ที่มีอยู่ในปัจจุบัน แต่มีสมรรถนะที่ดีกว่ามาก ด้วยประสิทธิภาพสูงถึง 26.81% ซึ่งนวัตกรรมนี้ยิ่งตอกย้ำบทบาทสำคัญของเซลล์แสงอาทิตย์ในการเปลี่ยนผ่านด้านพลังงาน ทั้งนี้ ผลการวิจัยดังกล่าวยังได้รับการเผยแพร่เมื่อวันที่ 4 พฤษภาคม ที่ผ่านมา ผ่านการตีพิมพ์โดย วารสารเนเจอร์ เอเนอร์จี (Nature Energy)
กุญแจสำคัญของความก้าวหน้า
ความก้าวหน้าครั้งสำคัญนี้เป็นผลมาจากความร่วมมือระหว่างประเทศที่ไม่เหมือนใครระหว่างลอนจี หนึ่งในผู้ผลิตเซลล์แสงอาทิตย์คุณภาพสูงสุดชั้นนำระดับโลก กับมหาวิทยาลัยซุนยัตเซ็น (Sun Yat-Sen University หรือ SYSU) และมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีเดลฟท์ (Delft University of Technology หรือ TU Delft) โดยทีมวิจัยได้ยกระดับประสิทธิภาพการออกแบบเซลล์แสงอาทิตย์ด้วยการใช้ "นาโนคริสตัลไลน์ซิลิคอน โฮล คอนแทกต์ เลเยอร์" (nanocrystalline-silicon hole contact layer) ที่ได้รับการปรับปรุงให้ดีขึ้นอย่างมาก โดยเป็นที่ทราบอยู่แล้วว่าเลเยอร์ดังกล่าวมีความเป็นไปได้ในทางทฤษฎี แต่ความสำเร็จในการนำมาใช้งานจริงยังไม่เคยมีมาก่อน
ก้าวกระโดดครั้งยิ่งใหญ่
เลเยอร์ชนิดใหม่นี้สามารถถ่ายโอนพลังงานไฟฟ้าโดยมีความต้านทานน้อยกว่ามาก ส่งผลให้มีประสิทธิภาพการแปลงพลังงานสูงกว่าเซลล์แสงอาทิตย์อื่น ๆ ที่ทำจากคริสตัลไลน์ซิลิคอน คณะนักวิจัยที่ลอนจีได้พัฒนาเทคโนโลยีใหม่นี้โดยอิงแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอนมาตรฐานเกรดอุตสาหกรรม ทำให้เทคโนโลยีนี้สามารถนำไปใช้ในการผลิตแผงเซลล์แสงอาทิตย์ได้แทบจะในทันที และสมรรถนะของเซลล์นับได้ว่าดีขึ้นอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเทียบกับเทคโนโลยีเดิม ๆ นับเป็นก้าวกระโดดครั้งใหญ่ในแง่ของประสิทธิภาพการแปลงพลังงานที่เพิ่มขึ้นถึง 1.5% "ประสิทธิภาพเช่นนี้เหนือกว่าเซลล์แสงอาทิตย์คริสตัลไลน์ซิลิคอนอื่นใดเท่าที่เคยมีมาจนถึงปัจจุบัน ซึ่งมีสัดส่วนมากกว่า 95% ของเซลล์แสงอาทิตย์ที่ผลิตทั่วโลก" คุณซีเซียง สวี่ (Xixiang Xu) รองประธานสถาบันวิจัยและพัฒนากลางลอนจี (LONGi Central R&D Institute) กล่าว
เหนือกว่าการเคลือบผิวแบบพาสซิเวชัน
คณะนักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยซุนยัตเซ็นมีบทบาทสำคัญอย่างยิ่งในการวิเคราะห์และศึกษาการไหลของกระแสไฟฟ้าผ่านเลเยอร์ชนิดใหม่นี้ โดยทีมวิจัยได้ศึกษาเซลล์ที่มีเลเยอร์ดังกล่าวเปรียบเทียบกับเซลล์ที่ไม่มี และพบว่าเซลล์ที่มีเลเยอร์ชนิดใหม่นี้สามารถนำไฟฟ้าได้ดีกว่า เพราะมีพลังงานก่อกัมมันต์ (Activation Energy) ต่ำ เมื่อวางในตำแหน่งที่เหมาะสมพอดี ขณะที่กระบวนการออเจร์แบบบัลก์ (Bulk Auger Process) จะค่อย ๆ มีบทบาทนำมากขึ้น เมื่อการกลับมารวมตัวกันของอิเล็กตรอนและโฮลบนพื้นผิว (Surface Recombination) ลดลงในเซลล์แสงอาทิตย์ซิลิคอนแบบเฮเทอโรจังก์ชัน (Heterojunction) ที่มีการเคลือบผิวแบบพาสซิเวชัน (Surface Passivation) กล่าวอีกนัยหนึ่งคือ คุณภาพจากการพาสซิเวชันพื้นผิวนั้นมีสูงมาก จึงทำให้สามารถยกระดับค่าฟิลแฟกเตอร์ (Fill Factor) และประสิทธิภาพการแปลงพลังงานได้ "การศึกษาเกี่ยวกับซิลิคอน โฮล คอนแทกต์ เลเยอร์ ที่มีพลังงานก่อกัมมันต์ต่ำนั้น เกิดขึ้นอย่างถูกจังหวะเวลาและมีความสำคัญอย่างยิ่ง งานของเราถือเป็นความก้าวหน้าครั้งใหญ่ในการสำรวจสมรรถนะด้านไฟฟ้าของโฮล คอนแทกต์ ซึ่งเป็นประโยชน์ต่อเซลล์แสงอาทิตย์ซิลิคอนแบบเฮเทอโรจังก์ชัน ไฮบริด และชนิดที่ใช้ซิลิคอนทั้งหมด" ศาสตราจารย์ ผิงฉี เกา (Pingqi Gao) จากมหาวิทยาลัยซุนยัตเซ็น กล่าว ทั้งนี้ สถาปัตยกรรมเซลล์แสงอาทิตย์ดังกล่าวจะช่วยให้เกิดการเปลี่ยนผ่านด้านพลังงานอย่างรวดเร็วยิ่งขึ้น ด้วยโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์ที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น
ความมุ่งมั่นอย่างแรงกล้าในด้านฟิสิกส์สารกึ่งตัวนำ
การสร้างแบบจำลองที่ก้าวล้ำโดยฝีมือของคณะนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีเดลฟท์ มีบทบาทสำคัญอย่างยิ่งในการทำให้นวัตกรรมนี้กลายเป็นรูปธรรม ด้วยแบบจำลองใหม่นี้ ทีมวิจัยสามารถจำลองรายละเอียดของกำแพงพลังงาน (Energy Barrier) ตามรอยต่อด้านหลังของเซลล์แสงอาทิตย์ของลอนจี ทำให้สามารถวิเคราะห์เส้นทางของโฮลได้ ก่อเกิดเป็นเซลล์แสงอาทิตย์ที่มีสมรรถนะยอดเยี่ยม "เรายินดีอย่างยิ่งที่ได้เห็นการใช้งานในพื้นที่จริงขนาดใหญ่ หลังจากที่เราเคยพยากรณ์ในทางทฤษฎีไว้แล้วว่าจะเป็นการผสมผสานที่ดีที่สุดของคุณสมบัติวัสดุ เพื่อสร้างโฮล คอนแทกต์ เลเยอร์ สำหรับการขนส่งโฮลที่มีประสิทธิภาพสูงสุดในเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดนี้" คุณพอล โพรเซล (Paul Procel) นักวิจัยหลังปริญญาเอกจากมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีเดลฟท์ กล่าว ขณะเดียวกัน ศาสตราจารย์ โอลินโด อิซาเบลลา (Olindo Isabella) จากมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีเดลฟท์ กล่าวเสริมว่า "เรารู้สึกทึ่งกับสมรรถนะอันเหนือชั้นในแง่ของเลเยอร์แบบบางพิเศษ ประกอบกับการควบคุมคุณสมบัติด้านแสงและไฟฟ้าได้อย่างดีเยี่ยม การสร้างแบบจำลองเซลล์แสงอาทิตย์ของลอนจีช่วยขยายขอบเขตของเซลล์แสงอาทิตย์คริสตัลไลน์ซิลิคอนในอุดมคติตามนิยามของเรา"
อ่านข่าวประชาสัมพันธ์ฉบับเต็มได้ที่ https://www.thaipr.net/energy/3343072
