เทคโนโลยีด้านโซลาร์เซลล์ที่เริ่มพูดถึงกันเยอะในช่วงหลัง คือ โซลาร์เซลล์แบบที่เรียกว่า Perovskite มีจุดเด่นที่มีอัตราการดูดแสงอาทิตย์มาแปลงเป็นไฟฟ้าได้ดีกว่า (ประมาณ 25-30% ขึ้นไป) โซลาร์เซลล์ที่เป็นซิลิคอนแบบที่ใช้ในปัจจุบัน (สูงสุดทำได้ประมาณ 25%)
บทความที่เขียนถึง Perovskite ได้สั้น กระชับ ครบถ้วนดี มีรูปประกอบ น่าเชื่อถือ คือ บทความของกระทรวงพลังงานสหรัฐ (Department of Energy)
คำว่า Perovskite ฟังดูอวกาศมากๆ (ชื่อยังกับอนุภาคไมนอฟสกี้ในกันดั้ม) แต่จริงๆ แล้วชื่อ Perovskite เป็นชื่อโครงสร้างคริสตัลประเภทหนึ่ง (สูตรทางเคมีคือ ABX3) ที่แสงส่องผ่านได้ดี
โครงสร้างชนิดนี้ถูกค้นพบตามธรรมชาติครั้งแรกในเทือกเขาอูราลของรัสเซีย จึงตั้งชื่อตามนักวิทยาศาสตร์รัสเซียชื่อ Perovski แต่การใช้งานในปัจจุบัน เราสามารถสังเคราะห์วัตถุที่มีโครงสร้างแบบ Perovskite ขึ้นมาเองได้
การนำโครงสร้างแบบ Perovskite มาใช้ทำโซลาร์เซลล์ เริ่มขึ้นในปี 2009 โดยข้อดีของโซลาร์เซลล์แบบ Perovskite นอกจากดูดซับแสงมาเป็นพลังงานไฟฟ้าได้ดีกว่าแล้ว ยังสร้างได้ง่ายกว่า ใช้วัสดุได้หลายแบบ ทำได้ที่อุณหภูมิห้อง ไม่จำเป็นต้องใช้ซิลิคอนที่ผลิตยาก ใช้พลังงานเยอะ
ตัวอย่างการผลิตเซลล์แบบ Perovskite แนะนำให้ดูคลิปช่อง DW ของเยอรมัน ที่ไปบุกห้องแล็บในเบอร์ลิน ทำเซลล์ Perovskite ออกมาให้ดูกันจริงๆ
วิธีการใช้งานเซลล์ Perovskite สามารถทำได้สองแบบ (ตามภาพ) คือแบบ Tandem คือประกบคู่กับเซลล์ซิลิคอนแบบดั้งเดิม และการใช้แต่เซลล์ Perovskite ล้วนๆ ซึ่งแบบ Tandem มีประสิทธิภาพมากกว่า เพราะใช้เซลล์ 2 แบบดูดซับแสงอาทิตย์กันคนละช่วงความถี่ (แสงที่ตามองเห็น และแสงอินฟราเรด)
ข้อมูลปี 2024 ของกระทรวงพลังงานสหรัฐ บอกว่าเซลล์แบบ Tandem (สามเหลียมดำส้มในกราฟ) มีอัตราดูดซับแสงได้ประมาณ 33.9% แล้ว
อย่างไรก็ตาม โซลาร์เซลล์แบบ Perovskite ยังมีข้อจำกัดสำคัญในการใช้งานจริง เพราะมันเสื่อมคุณภาพ (degrade) ได้ง่ายกว่าเซลล์แบบซิลิคอนอยู่มาก โดนน้ำ โดนแดด โดนไฟฟ้าก็เสื่อมเอาง่ายๆ (เซลล์อยู่ได้หลักเดือน)
ดังนั้น งานวิจัยด้าน Perovskite Solar Cell ในช่วงหลังจึงเป็นการหาวิธีให้เซลล์แบบนี้แข็งแกร่งขึ้น ยืนระยะได้ยาวนานขึ้นเป็น 20-30 ปีให้ได้ ซึ่งคงต้องใช้เวลาวิจัยกันอีกนานพอสมควร (ไม่มีใครรู้ว่าจะนานแค่ไหน แต่ให้ประเมินคร่าวๆ เองก็อย่างน้อย 5-10 ปี)
ผมคิดว่าโซลาร์เซลล์แบบปัจจุบัน ถือว่าโอเคมากแล้วกับการใช้งานทั่วไป (เช่น solar roof top บนหลังคาอาคาร) ประสิทธิภาพในการดูดแสงจะเป็น 18% หรือ 22% อาจจะไม่ได้รู้สึกต่างกันมากนัก บวกกับต้นทุนค่าผลิต และกระบวนการผลิตแบบ mass scale ก็พัฒนาขึ้นมากๆ แล้ว (ลองดูคลิปโรงงานผลิตของ Jinko Solar ในจีน ซึ่งใหญ่เป็นอันดับต้นๆ ของโลก)
ประเด็นสำคัญในการใช้งานโซลาร์ คงไปอยู่ที่ข้อจำกัดเรื่องระยะเวลาที่ผลิตได้เฉพาะตอนกลางวัน (มีแสง) ทำให้เราต้องหาอุปกรณ์กักเก็บพลังงาน (energy storage) เพื่อนำพลังงานไฟฟ้าที่ผลิตได้ไปใช้งานในช่วงเวลาอื่น ซึ่งเป็นเรื่องของเทคโนโลยีแบตเตอรี่ที่จะเขียนถึงในตอนถัดไป