image
Materials & Application

Energy Transparent Glass นวัตกรรมกระจกใสพลังงานแสงอาทิตย์

  • 01 Feb 2020
  • 5204

เมื่อ "กระจกใส" ไม่ได้มีไว้เพียงตกแต่งอาคารเท่านั้น แต่ยังสามารถผลิต "พลังงานไฟฟ้า" ได้จากแสงอาทิตย์

ด้วยพื้นที่อยู่อาศัยที่จำกัดภายในเมือง เทรนด์การใช้ชีวิตแนวตั้ง (Vertical Living) จึงเป็นที่นิยมในปัจจุบัน ธุรกิจการก่อสร้างอาคารสูงจึงเติบโตขึ้น และการออกแบบอาคารส่วนใหญ่มักเลือกใช้ “กระจกใส” มาเป็นองค์ประกอบหลักเพื่อสร้างความโดดเด่นและทันสมัยให้อาคาร ทั้งยังทำให้ผู้อยู่อาศัยรู้สึกปลอดโปร่ง สามารถชมทัศนียภาพได้โดยรอบ แต่ด้วยความใสของกระจกนั้น กลับเป็นโจทย์ท้าทายให้นักวิจัยได้คิดค้นและพัฒนาผลิตภัณฑ์ เพื่อให้นักออกแบบและวิศวกรทำงานร่วมกันอย่างมีประสิทธิภาพและมีความยั่งยืนสูงสุด โดยที่ยังคงความสวยงามของอาคารและตอบโจทย์ด้านสิ่งแวดล้อมไปได้พร้อมกัน

ลบภาพจำแบบเดิม ๆ เกี่ยวกับแผงโซลาร์เซลล์สีดำขนาดใหญ่ที่ถูกติดตั้งบนหลังคาตามบ้านเรือนไปได้เลย เมื่อได้รู้จักกับนวัตกรรมกระจกใสแบบใหม่ที่แทบแยกด้วยสายตาไม่ออกว่านั่นคือ “โซลาร์เซลล์” ก่อนหน้านี้ นักวิจัยพยายามที่จะนำโซลาร์เซลล์แบบ Crystalline Silicon มาติดตั้งบนกระจกอาคารโดยตรง เนื่องจากสามารถรับแสงอาทิตย์ได้ดีในพื้นที่ที่มีแสงแดดจัด มีราคาไม่สูงมากนักเมื่อเทียบกับแบบอื่น ๆ สามารถต่อพ่วงกับอุปกรณ์ควบคุมและวงจรไฟฟ้าได้หลากหลาย มีความทนทาน และมีอายุการใช้ที่งานยาวนาน แต่กลับประสบปัญหาในเรื่องความทึบแสงของตัวเซลล์ ที่บดบังทัศนียภาพ และยากต่อการออกแบบให้อาคารมีความสวยงาม

ก่อนหน้านี้ การผลิตเซลล์แสงอาทิตย์แบบโปร่งแสงอาศัยหลักการผลิตฟิล์ม Crystalline Silicon ให้บางมากที่สุด ซึ่งส่งผลให้ประสิทธิภาพการเปลี่ยนพลังงานได้ต่ำลงมาก จนกระทั่งเมื่อปี 2562 ที่ผ่านมา สถาบัน Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST) ประเทศเกาหลีใต้ ได้เผยแพร่งานวิจัยที่สามารถพัฒนาผลิตภัณฑ์ผ่านขีดข้อจำกัดเหล่านี้ โดยได้นำเสนอเซลล์แสงอาทิตย์แบบโปร่งแสงแต่มีประสิทธิภาพในการเปลี่ยนพลังงานถึง 12.2% ด้วยการแปลง Crystalline Silicon ที่มีความทึบให้โปร่งแสงมากขึ้น โดยสร้างเป็นเซลล์ขนาดเล็กที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเพียง 0.1 มิลลิเมตร และมีระยะห่างระหว่างเซลล์อยู่ที่ 1.75 มิลลิเมตร ส่งผลให้แสงสามารถเดินทางผ่านได้เกือบทุกความยาวคลื่น จึงเกิดเป็นชั้นฟิล์มแบบใหม่ที่สามารถกรองแสงได้เป็นสีธรรมชาติ

นอกจากนั้นบริษัท Ubiquitous Energy ที่ก่อตั้งโดยสถาบัน Massachusetts Institute of Technology (MIT) ร่วมกับมหาวิทยาลัย Michigan State University (MSU) ได้ออกแบบและพัฒนา ClearView Power™ โซลาร์เซลล์ชนิดฟิล์มใสแบบใหม่ที่มีราคาประหยัดและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ในปัจจุบัน ClearView Power™ สามารถปล่อยให้แสงธรรมชาติผ่านได้ถึง 90% มีประสิทธิภาพในการเปลี่ยนคลื่นพลังงานอยู่ที่ 10% โดยมีความบางไม่ถึง 0.1 ไมโครเมตร ใช้เพื่อเป็นแหล่งพลังงานให้กับอุปกรณ์พกพาต่าง ๆ ได้ และเมื่อเดือนตุลาคม ปี 2562 บริษัทยังได้เพิ่มการผลิต ClearView Power™ ในเชิงพาณิชย์ เพื่อใช้สำหรับงานหน้าต่างอาคารต่าง ๆ ด้วย

อีกไม่นาน เทคโนโลยีเหล่านี้ก็จะถูกนำมาใช้ร่วมกับการออกแบบอาคารสูงมากขึ้น กระจกจะไม่ได้มีหน้าที่ไว้เพียงแค่ตกแต่งภายนอกอาคารเท่านั้น หากแต่ยังเป็นวัสดุทางเลือกที่สามารถผลิตกระแสไฟฟ้าจากพลังงานสะอาดได้ อนาคตที่จะสร้าง Green City ก็คงจะไม่เป็นเพียงแค่ความหวังอีกต่อไป

ที่มาภาพ : arch2o.com

ที่มา : บทความ “New transparent solar cell for window applications” โดย EMILIANO BELLINI จาก pv magazine / บทความ “Transparent Solar Panels Will Turn Windows Into Green Energy Collectors” โดย Ana Cosma จาก ARCH2O

เรื่อง : มนต์นภา ลัภนพรวงศ์