“ผ้าใบกันน้ำ” ที่บรรจุได้อาจเป็นกุญแจสำคัญในการควบคุมพลังงานของแสงแดด

ศักยภาพใน การผลิตพลังงานของแผงโซลาร์เซลล์ – และข้อจำกัดที่สำคัญในการใช้งาน – เป็นผลมาจากสิ่งที่พวกเขาทำขึ้น แผงที่ทำจากซิลิกอนมีราคาที่ตกต่ำลง ทำให้ในบางพื้นที่สามารถจ่ายไฟฟ้าได้ในราคาใกล้เคียงกับพลังงานจากเชื้อเพลิงฟอสซิลเช่น ถ่านหินและก๊าซธรรมชาติ แต่แผงโซลาร์เซลล์ซิลิคอนก็มีขนาดใหญ่ แข็ง และเปราะ ดังนั้นจึงไม่สามารถใช้งานได้ทุกที่ในหลายพื้นที่ของโลกที่ไม่มีไฟฟ้าใช้เป็นประจำ แผงโซลาร์เซลล์สามารถให้ไฟอ่านหนังสือในยามมืดมิดและให้พลังงานเพื่อสูบน้ำ

ดื่มช่วยขับเคลื่อนครัวเรือนขนาดเล็กหรือธุรกิจในหมู่บ้านหรือแม้

แต่ให้บริการที่พักพิงฉุกเฉินและที่พักพิงสำหรับผู้ลี้ภัย แต่ความเปราะบางทางกล ความหนัก และความยากลำบากในการขนส่งของแผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบซิลิคอน ชี้ให้เห็นว่าซิลิคอนอาจไม่เหมาะ

จาก ผลงานของผู้อื่นกลุ่มวิจัยของฉันกำลังทำงานเพื่อพัฒนาแผงโซลาร์เซลล์แบบยืดหยุ่น ซึ่งจะมีประสิทธิภาพเท่ากับแผงซิลิคอน แต่จะบาง น้ำหนักเบา และงอได้ อุปกรณ์ประเภทนี้ที่เราเรียกว่า “ ผ้าใบกันน้ำพลังงานแสงอาทิตย์ ” สามารถแผ่ออกไปตามขนาดของห้องและผลิตกระแสไฟฟ้าจากดวงอาทิตย์ และอาจมีขนาดเท่าส้มโอและยัดใส่กระเป๋าเป้ได้ เช่น มากถึง 1,000 ครั้งโดยไม่ทำลาย แม้ว่าจะมีความพยายามที่จะทำให้เซลล์สุริยะอินทรีย์มีความยืดหยุ่นมากขึ้นโดยการทำให้บางเฉียบแต่ความทนทานที่แท้จริงนั้นต้องการโครงสร้างโมเลกุลที่ทำให้แผงโซลาร์เซลล์มีความยืดหยุ่นและทนทาน

ซิลิคอนได้มาจากทรายซึ่งทำให้ราคาถูก และวิธีที่อะตอมของมันบรรจุในวัสดุแข็งทำให้เป็นเซมิคอนดักเตอร์ที่ดี ซึ่งหมายความว่าสามารถเปิดและปิดการนำไฟฟ้าได้โดยใช้สนามไฟฟ้าหรือแสง เนื่องจากราคาถูกและมีประโยชน์ซิลิคอนจึงเป็นพื้นฐานสำหรับไมโครชิปและแผงวงจรในคอมพิวเตอร์โทรศัพท์มือถือ และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ ทั้งหมด โดยส่งสัญญาณไฟฟ้าจากส่วนประกอบหนึ่งไปยังอีกส่วนประกอบหนึ่ง ซิลิคอนยังเป็นกุญแจสำคัญสำหรับแผงโซลาร์เซลล์ส่วนใหญ่ เพราะมันสามารถแปลงพลังงานจากแสงเป็นประจุบวกและประจุลบได้ ประจุเหล่านี้จะไหลไปยังด้านตรงข้ามของเซลล์แสงอาทิตย์และสามารถใช้เป็นแบตเตอรี่ได้

แต่คุณสมบัติทางเคมีของมันยังหมายความว่าไม่สามารถเปลี่ยน

เป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ยืดหยุ่นได้ ซิลิคอนไม่ดูดซับแสงอย่างมีประสิทธิภาพมาก โฟตอนอาจทะลุผ่านแผงซิลิกอนที่บางเกินไป ดังนั้นพวกมันจึงต้องหนาพอสมควร — ประมาณ 100 ไมโครเมตรเกี่ยวกับความหนาของธนบัตรดอลลาร์- เพื่อไม่ให้แสงเสียไป

เซมิคอนดักเตอร์รุ่นต่อไป

แต่นักวิจัยพบว่าสารกึ่งตัวนำอื่นๆ ดูดซับแสงได้ดีกว่ามาก วัสดุกลุ่มหนึ่งเรียกว่า “perovskites” สามารถใช้ทำโซลาร์เซลล์ที่มีประสิทธิภาพเกือบเท่ากับซิลิโคนแต่ด้วยชั้นดูดซับแสงที่มีความหนาเพียงหนึ่งพันเท่าที่จำเป็นกับซิลิกอน เป็นผลให้นักวิจัยกำลังทำงานในการสร้างโซลาร์เซลล์ perovskite ที่สามารถจ่ายพลังงานให้กับเครื่องบินไร้คนขับขนาดเล็กได้และอุปกรณ์อื่นๆ ที่การลดน้ำหนักเป็นปัจจัยสำคัญ

ดิ2000 รางวัลโนเบลสาขาเคมีได้รับรางวัลสำหรับนักวิจัยที่ค้นพบครั้งแรกว่าพวกเขาสามารถผลิตเซมิคอนดักเตอร์ชนิดบางเฉียบอีกประเภทหนึ่งที่เรียกว่าพอลิเมอร์กึ่งตัวนำ วัสดุประเภทนี้เรียกว่า “สารกึ่งตัวนำอินทรีย์” เนื่องจากประกอบด้วยคาร์บอน และเรียกว่า “พอลิเมอร์” เนื่องจากประกอบด้วยสายโซ่ยาวของโมเลกุลอินทรีย์ เซมิคอนดักเตอร์อินทรีย์มีการใช้ในเชิงพาณิชย์แล้ว รวมถึงในอุตสาหกรรมพันล้านดอลลาร์ของจอแสดงผลไดโอดเปล่งแสงอินทรีย์รู้จักกันดีในชื่อ OLED TV

พอลิเมอร์เซมิคอนดักเตอร์ไม่มีประสิทธิภาพในการแปลงแสงแดดเป็นไฟฟ้าเหมือนกับเพอร์รอฟสกี้หรือซิลิกอน แต่มีมากกว่านั้นมากยืดหยุ่นและทนทานเป็นพิเศษ. โพลีเมอร์ทั่วไป—ไม่ใช่สารกึ่งตัวนำ—พบได้ทุกที่ในชีวิตประจำวัน คือโมเลกุลที่ประกอบเป็นผ้า พลาสติก และสี พอลิเมอร์เซมิคอนดักเตอร์มีศักยภาพในการรวมคุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์ของวัสดุ เช่น ซิลิกอนเข้ากับคุณสมบัติทางกายภาพของพลาสติก

ที่สุดของทั้งสองโลก: ประสิทธิภาพและความทนทาน

พลาสติกมีคุณสมบัติหลากหลายทั้งนี้ขึ้นอยู่กับโครงสร้าง รวมถึงความยืดหยุ่นเช่นเดียวกับผ้าใบกันน้ำ และความแข็งแกร่งเช่นเดียวกับแผงตัวถังของรถยนต์บางรุ่น สารกึ่งตัวนำโพลีเมอร์มีโครงสร้างโมเลกุลที่แข็ง และหลายตัวประกอบด้วยผลึกขนาดเล็ก สิ่งเหล่านี้เป็นกุญแจสำคัญในคุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์ แต่มักจะทำให้เปราะ ซึ่งไม่ใช่คุณลักษณะที่พึงประสงค์สำหรับสิ่งของที่ยืดหยุ่นหรือแข็ง

งานกลุ่มของฉันมุ่งเน้นไปที่การระบุวิธีการสร้างวัสดุที่มีคุณสมบัติเซมิคอนดักเตอร์ที่ดีและความทนทานพลาสติกเป็นที่รู้จักสำหรับ – ไม่ว่าจะยืดหยุ่นหรือไม่ก็ตาม นี่จะเป็นกุญแจสำคัญในความคิดของฉันเกี่ยวกับผ้าใบกันน้ำหรือผ้าห่มพลังงานแสงอาทิตย์ แต่ก็อาจนำไปสู่วัสดุมุงหลังคา, กระเบื้องปูพื้นภายนอกอาคาร หรือแม้กระทั่งพื้นผิวถนนหรือลานจอดรถ

งานนี้จะเป็นกุญแจสำคัญในการควบคุมพลังของแสงแดด เพราะท้ายที่สุดแล้ว แสงแดดที่กระทบพื้นโลกในหนึ่งชั่วโมงประกอบด้วยพลังงานมากกว่าที่มนุษย์ใช้ในหนึ่งปี.

Credit : วิธีซ่อมแก้ไข รถยนต์ รถมอเตอร์ไซ | นักบาส NBA | รีวิวรองเท้า | แคมป์ปิ้ง