"ไทยต้องไม่เป็นแค่ผู้ซื้อเทคโนโลยี" มจธ. พัฒนานวัตกรรมเซลล์แสงอาทิตย์แบบยืดหยุ่น ปูทางความมั่นคงด้านพลังงานสะอาดของประเทศ

นี่คือโจทย์สำคัญที่ทำให้งานวิจัย "นวัตกรรมเซลล์แสงอาทิตย์แบบยืดหยุ่น: การปรับสภาพผิวแบบสองมิติเพื่อประสิทธิภาพและความคงทนในเทคโนโลยีเพอรอฟสไกท์" โดย ผศ. ดร.นพพร รุจิสัมพันธ์ หัวหน้าห้องปฏิบัติการ Interface & Surface Characterization หรือ ISC คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี (มจธ.) เป็นจุดเริ่มต้นในความพยายามให้ประเทศไทยขยับจาก "ผู้ใช้เทคโนโลยีพลังงานสะอาด" ไปสู่ "ผู้สร้างเทคโนโลยี" ด้วยองค์ความรู้ของตนเอง

ผลงานดังกล่าวได้รับรางวัลการวิจัยแห่งชาติ และรางวัลผลงานคุณภาพ NRCT Quality Achievement Award ประจำปีงบประมาณ 2569 สะท้อนศักยภาพของนักวิจัยไทยในการพัฒนาเทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย์ขั้นสูง โดยเฉพาะ "เพอรอฟสไกท์โซลาร์เซลล์" ซึ่งเป็นเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดใหม่ที่ทั่วโลกให้ความสนใจ เนื่องจากมีจุดเด่นด้านน้ำหนักเบา ยืดหยุ่น และสามารถผลิตได้ผ่านกระบวนการทางเคมีที่ไม่ซับซ้อน เช่น การพิมพ์หรือการฉีดพ่น ทำให้มีโอกาสนำไปใช้ได้กว้างกว่าโซลาร์เซลล์ซิลิคอนแบบเดิม

"เพอรอฟสไกท์โซลาร์เซลล์มีข้อดีคือ น้ำหนักเบา มีความยืดหยุ่น และสามารถผลิตได้ด้วยกระบวนการทางเคมีที่ไม่ซับซ้อน (เช่น การพิมพ์หรือการฉีดพ่น) จึงไม่มีข้อจำกัดการใช้งานอยู่แค่บนหลังคาหรือพื้นที่ราบเหมือนโซลาร์เซลล์แบบเดิม แต่สามารถนำไปติดตั้งบนพื้นผิวได้หลากหลายมากขึ้น จัดทรงที่ต้องการได้ เช่น กระจกอาคาร ผนัง พื้นผิวโค้งของยานพาหนะ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เซนเซอร์ IoT หรือแม้แต่อุปกรณ์สวมใส่ในอนาคต อีกจุดสำคัญคือ เทคโนโลยีนี้ไม่ได้ผลิตไฟฟ้าได้เฉพาะจากแสงแดดกลางแจ้งเท่านั้น แต่ยังมีศักยภาพในการผลิตไฟฟ้าจากการรับแสงภายในอาคาร หรือแสงจากหลอดไฟ LED ได้ด้วย ทำให้เหมาะกับอุปกรณ์ขนาดเล็กที่ต้องใช้พลังงานต่อเนื่อง เช่น เซนเซอร์อัจฉริยะและอุปกรณ์ IoT ต่าง ๆ เป้าหมายของเราคือพัฒนาให้เทคโนโลยีนี้ใช้งานได้จริง มีประสิทธิภาพ และมีความเสถียรมากพอสำหรับต่อยอดในอนาคต" ผศ. ดร.นพพร เพิ่มเติมถึงจุดเด่นของเพอรอฟสไกท์โซลาร์เซลล์

หลักการทำงานของเพอรอฟสไกท์โซลาร์เซลล์ คือการเปลี่ยน "พลังงานแสง" ให้เป็น "พลังงานไฟฟ้า" ผ่านวัสดุพิเศษที่เรียกว่า เพอรอฟสไกท์ เมื่อแสงตกกระทบบนชั้นวัสดุชนิดนี้ วัสดุจะดูดซับพลังงานและสร้างประจุไฟฟ้าขึ้น จากนั้นโครงสร้างภายในเซลล์ที่ซ้อนกันเป็นชั้น ๆ คล้าย "ขนมชั้น" จะช่วยแยกและลำเลียงประจุไฟฟ้าไปยังขั้วไฟฟ้า ก่อนส่งออกมาเป็นกระแสไฟฟ้าที่นำไปใช้งานได้ โดยชั้นเพอรอฟสไกท์ทำหน้าที่เป็นแกนกลางในการดูดซับแสง ส่วนชั้นวัสดุอื่น ๆ ทำหน้าที่พาประจุไฟฟ้าให้เดินทางอย่างมีประสิทธิภาพ

"หัวใจสำคัญของงานวิจัยนี้อยู่ที่เทคนิค "การปรับสภาพผิวแบบสองมิติ" หรือ Surface Passivation ซึ่งเป็นการแก้ปัญหาตำหนิเล็ก ๆ บนพื้นผิววัสดุระดับจุลภาค เพราะตำหนิเหล่านี้อาจทำให้ประจุไฟฟ้าสูญเสียไประหว่างทาง ส่งผลให้ประสิทธิภาพและความทนทานของเซลล์ลดลง เทคนิคนี้เปรียบเสมือนการ "ซ่อมถนนระดับนาโน" เพื่อให้ประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่ได้ราบรื่นขึ้น ลดการสูญเสียพลังงาน และทำให้เซลล์แสงอาทิตย์ผลิตไฟฟ้าได้ดีขึ้น เสถียรขึ้น และมีโอกาสต่อยอดจากห้องปฏิบัติการไปสู่การใช้งานจริงในอนาคต" ผศ. ดร.นพพร เล่าถึงเทคนิคสำคัญของงานวิจัย

ปัจจุบันทีมวิจัย มจธ. สามารถพัฒนาประสิทธิภาพของโซลาร์เซลล์เพอรอฟสไกท์ขึ้นมาแตะระดับ 21% ซึ่งถือว่าเข้าใกล้เทคโนโลยีระดับแนวหน้าของโลกที่อยู่ราว 26-27% จากการต่อยอดองค์ความรู้ด้วยตนเองอย่างต่อเนื่องมากกว่า 10 ปี อย่างไรก็ตาม งานวิจัยนี้ยังไม่ได้อยู่ในขั้นผลิตเชิงพาณิชย์ทันที แต่ยังอยู่ในระดับความพร้อมทางเทคโนโลยี TRL 4 หรือขั้นการวัดและทดสอบในห้องปฏิบัติการ ซึ่งถือเป็นก้าวสำคัญก่อนพัฒนาไปสู่การทดสอบในสภาพใช้งานจริงและการขยายผลเชิงอุตสาหกรรมต่อไป

ความสำเร็จดังกล่าวมีความหมายมากกว่าเรื่องประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์ เพราะสะท้อนว่า ประเทศไทยมีศักยภาพที่จะขยับจากการเป็นเพียง "ผู้ซื้อเทคโนโลยี" ไปสู่การเป็น "ผู้สร้างเทคโนโลยีต้นน้ำ" ในอุตสาหกรรมพลังงานสะอาด ซึ่งจะช่วยเพิ่มอำนาจต่อรอง ลดความเสี่ยงจากวิกฤตพลังงาน และลดความเปราะบางจากการพึ่งพาห่วงโซ่อุปทานพลังงานของโลกในระยะยาว

"เป้าหมายของเราไม่ใช่แค่ทำให้งานวิจัยได้รับรางวัลหรือได้รับการตีพิมพ์ แต่คือการวางรากฐานให้ประเทศไทยมีเทคโนโลยีพลังงานสะอาดที่พัฒนาได้เอง เพราะประเทศที่สร้างเทคโนโลยีเองได้ ย่อมมีอำนาจต่อรองมากกว่าประเทศที่เป็นเพียงผู้ซื้อ เทคโนโลยีนี้ยังสามารถต่อยอดไปสู่การใช้งานจริงในชีวิตประจำวัน ไม่ว่าจะเป็นอุปกรณ์ IoT อุปกรณ์สวมใส่ หรือเทคโนโลยีพลังงานยุคใหม่ ซึ่งทั้งหมดนี้คือก้าวสำคัญของการสร้างความมั่นคงทางพลังงานที่ยั่งยืนด้วยฝีมือคนไทย" ผศ. ดร.นพพร กล่าวทิ้งท้าย

• ข่าวเซลล์แสงอาทิตย์
• ข่าวห่วงโซ่อุปทาน
• ข่าวก๊าซธรรมชาติ
• ข่าววิกฤตพลังงาน
• ข่าวพลังงานสะอาด