นักวิจัยค้นพบเซลล์แสงอาทิตย์ใหม่ที่สามารถบิดงอและเปียกชุ่มน้ำได้

นักวิจัยจาก RIKEN Center for Emergent Matter Science และผู้ร่วมงานได้พัฒนาฟิล์ม Photovoltaic อินทรีย์ที่มีคุณสมบัติกันน้ำและมีความยืดหยุ่นสูงขึ้น ทำให้แผงพลังงานแสงอาทิตย์สามารถใช้งานบนเสื้อผ้าและยังคงสามารถทำงานได้ปกติแม้จะตากฝนหรือถูกซักล้างก็ตาม

หนึ่งในศักยภาพที่น่าสนใจของ Photovoltaics แบบอินทรีย์ คือ การสร้างอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สวมใส่ที่สามารถยึดติดกับเสื้อผ้า ซึ่งสามารถติดตามข้อมูลอุปกรณ์ทางการแพทย์ได้ เช่น ทำให้อุปกรณ์เหล่านั้นไม่ต้องการการเปลี่ยนแบตเตอรี่ อย่างไรก็ตามนักวิจัยพบความท้าทายในการแก้ปัญหาเรื่องของการกันน้ำโดยไม่ต้องใช้ชั้นพิเศษ (Extra Layer) ซึ่งจะทำให้ลดความยืดหยุ่นของฟิล์มลง

นักวิจัยจาก RIKEN ได้ค้นพบการแก้ปัญหาดังกล่าวซึ่งเอาชนะความท้าทายในข้อจำกัดในการใช้งานได้บนอุปกรณ์ที่หลากหลาย จบลงที่การเสริมคุณสมบัติกันน้ำได้โดยที่ไม่ต้องแลกมากับความยืดหยุ่น ฟิล์ม Photovoltaic นั้นเดิมทีแล้วมักจะมีหลายชั้นประกอบกัน จะมีชั้นที่กักเก็บพลังงานในช่วงคลื่นที่แน่นอนจากแสงอาทิตย์ และใช้พลังงานนั้นเพื่อแยกอิเล็กตรอน และหลุมอิเล็กตรอน (Electron Hole) ไปยัง Cathode และ Anode โดยอิเล็กตรอนและหลุมสามารถกลับมาเชื่อมต่อกันผ่านวงจรเพื่อสร้างกระแสไฟฟ้าได้ ซึ่งในอุปกรร์ก่อนหน้านั้น ชั้นที่ทำหน้าที่เคลื่อนย้ายหลุมอิเล็กตรอนจะทำให้เกิดกระบวนการวนซ้ำด้วยการเพิ่มชั้นเข้าไป

แต่สำหรับงานวิจัยชิ้นนี้นักวิจัยได้ฝากชั้น Anode หรือในกรณีนี้ คือ Electrode เงิน ไว้กับ Active Layer สร้างการยึดเกาะระหว่างชั้นที่ดีกว่าเดิม ด้วยการใช้กระบวนการ Thermal Annealing Process ทำให้ฟิล์มสัมผัสกับอากาศที่ 85 องศาเซลเซียสเป็นเวลา 24 ชั่วโมง ซึ่งเป็นความท้าทายอย่างมากที่จะทำให้เกิดชั้นขึ้นมาซึ่งมีความหนาเพียง 3 Micrometer จากนั้นจึงเข้าสู่กระบวนการทดลอง

สิ่งที่นักวิจัยค้นพบนั้นมีแนวโน้มที่ดีอย่างมาก อย่างแรกเลย คือ การที่ฟิล์มสามารถจมลงไปในน้ำได้ทั้งหมดเป็นเวลากว่า 4 ชั่วโมงแต่ยังมีประสิทธิภาพในการทำงานสูงถึง 89% จากนั้นจึงทดลองยืดฟิล์มออก 30% เป็นจำนวน 300 ครั้งใต้น้ำ แต่ประสิทธิภาพในการทำงานก็ยังคงอยู่ที่ 96% และในการทดสอบสุดท้ายนั้นใช้เครื่องซักผ้า ซึ่งตัวฟิล์มก็สามารถผ่านการทดสอบมาใช้งานได้อยู่ซึ่งเป็นสิ่งที่ไม่เคยทำสำเร็จกันมาก่อน ทำให้กรรมวิธีนี้นั้นฟิล์มสามารถสัมผัสกับอากาศ แสงที่มีความเข้มข้นสูง และความเครียดเชิงกลได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งจะทำให้สามารถต่อยอดให้ใช้งานได้ในชีวิตประจำวันได้อย่างเป็นธรรมชาติมากยิ่งขึ้น

ที่มา:
riken.jp