นักวิจัยจากเยอรมนีเผยแพร่การพัฒนาสารเคลือบที่สามารถซ่อมแซมตัวเอง เพิ่มความแข็งแรงของกระจกโซลาร์เซลล์ถึง 7 เท่า และลดน้ำหนักลง 30%

นักวิจัยจากเยอรมนีได้เปิดเผยสารเคลือบพิเศษที่สามารถซ่อมแซมรอยแตกเล็ก ๆ ในกระจกโซลาร์เซลล์ และลดน้ำหนักลงได้ถึง 40% พร้อมทั้งเพิ่มความแข็งแรงถึง 7 เท่าของความแข็งแรงเดิม เทคโนโลยีนี้พัฒนาโดยบริษัท EXXERGY ซึ่งตั้งอยู่ที่ Gräfelfing และบริษัทลูก EXXOSQEL เพื่อให้ได้ผลลัพธ์นี้ บริษัทได้ร่วมมือกับสถาบันวิจัยซิลิเกต Fraunhofer ISC ที่เมืองวีทซ์บูร์ก นวัตกรรมนี้ยังอาจทำให้แผงโซลาร์เซลล์มีน้ำหนักเบาลงถึง 30% ตามรายงานของทีมงาน การทดสอบในห้องปฏิบัติการได้แสดงผลลัพธ์ที่น่าพอใจ

สารเคลือบทำให้ตัวอย่างกระจกที่มีความหนา 0.08 นิ้ว (2 มิลลิเมตร) มีความแข็งแรงเพิ่มขึ้นถึง 4 เท่า ขณะเดียวกัน ตัวอย่างที่มีความหนา 0.04 นิ้ว (1 มิลลิเมตร) มีความแข็งแรงเพิ่มขึ้นถึง 7 เท่าเมื่อเปรียบเทียบกับกระจกที่ไม่ได้รับการเสริมแรง ทีมงานกำลังพยายามปรับสารเคลือบให้เหมาะสมกับแผงโซลาร์เซลล์ขนาดเต็ม

การเพิ่มความแข็งแรงของสารเคลือบและการประยุกต์ใช้งาน

โธมัส ซาวเออร์ (Thomas Sauer) กรรมการผู้จัดการของ EXXOSQEL กล่าวว่า "กระบวนการจากตัวอย่างในห้องปฏิบัติการไปยังโมดูลโซลาร์เซลล์ขนาดใหญ่ต้องมีความเชี่ยวชาญในด้านการสังเคราะห์วัสดุ เทคนิคการใช้งาน และการผลิตโมดูล" กระจกเป็นส่วนประกอบที่สำคัญของแผงโซลาร์เซลล์ เนื่องจากมันช่วยปกป้องเซลล์แสงอาทิตย์และส่วนประกอบไฟฟ้าอื่น ๆ จากสภาพอากาศ และอนุญาตให้แสงแดดผ่านเข้าไป น้ำหนักของกระจกคิดเป็นมากกว่า 80% ของน้ำหนักรวมของแผงโซลาร์เซลล์ น้ำหนักของแผงโซลาร์เซลล์แบบดั้งเดิมมักอยู่ระหว่าง 2.3 ถึง 2.7 ปอนด์ต่อตารางฟุต (11 ถึง 13 กิโลกรัมต่อตารางเมตร)

อย่างไรก็ตาม การออกแบบที่มีน้ำหนักมากสามารถมีน้ำหนักได้ถึง 3.3 ปอนด์ต่อตารางฟุต (16 กิโลกรัมต่อตารางเมตร) การใช้กระจกที่บางลงอาจลดน้ำหนักของแผงโซลาร์เซลล์ แต่ในขณะเดียวกันก็เพิ่มความเสี่ยงต่อการเสียหาย ผู้ผลิตมักใช้การบำบัดด้วยความร้อนเพื่อเสริมความแข็งแรงให้กับกระจก ซึ่งทำให้การแพร่กระจายของรอยแตกทำได้ยากขึ้น อย่างไรก็ตาม เมื่อความหนาของกระจกลดลงเหลือ 0.08 นิ้ว (2 มิลลิเมตร) หรือน้อยกว่านั้น การบำบัดด้วยความร้อนแบบดั้งเดิมจะกลายเป็นเรื่องยาก

สารเคลือบใหม่จากทีมงานเยอรมันแก้ปัญหานี้โดยการสร้างพันธะเคมีภายในรอยแตก ตามที่ EXXOSQEL กล่าว วัสดุของพวกเขาสร้างโครงสร้างเชิงซ้อนสามมิติ (3D) ที่สร้างพันธะโควาเลนต์ในระดับโมเลกุล ซาวเออร์เสริมว่า "โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เราสร้างวัสดุเชิงซ้อนสามมิติจากหลายส่วนประกอบ ซึ่งฐานของมันจะสร้างพันธะโควาเลนต์ในรอยแตกเล็ก ๆ หลังจากการใช้สารเคลือบ" พันธะเคมีเหล่านี้ช่วยเพิ่มพลังงานที่จำเป็นในการทำลายกระจก ทำให้แผ่นกระจกที่บางลงมีความแข็งแรงมากขึ้น EXXOSQEL คาดว่าการลดน้ำหนักของกระจกลง 40% จะทำให้น้ำหนักรวมของแผงโซลาร์เซลล์บางชนิดลดลง 30%

การผลิตและความพร้อมทางเทคโนโลยี

เป้าหมายปัจจุบันของทีมงานคือทำให้สารเคลือบนี้เหมาะสำหรับการผลิตในปริมาณมาก สถาบัน Fraunhofer ISC กำลังช่วยผลิตสารเคลือบนี้ในปริมาณสูงสุด 100 ลิตร (26.4 แกลลอน) ต่อชุด สถาบันยังพยายามทำให้กระบวนการเคลือบเป็นอัตโนมัติเพื่อให้ผู้ผลิตสามารถนำไปใช้ในสายการผลิตที่มีอยู่ได้ ในขณะเดียวกัน EXXERGY กำลังร่วมมือกับศูนย์พลังงานแสงอาทิตย์ Fraunhofer CSP เพื่อทดสอบการใช้สารเคลือบนี้บนกระจกแผ่นใหญ่และโมดูลโซลาร์เซลล์ ตามที่ EXXOSQEL กล่าว การพัฒนานี้ใกล้จะถึงระดับความพร้อมทางเทคโนโลยี 6 (TRL 6) ซึ่งหมายถึงการแสดงแบบจำลองหรือโปรโตไทป์ในสภาพแวดล้อมที่เกี่ยวข้อง

ซาวเออร์อธิบายถึงความสำคัญของความก้าวหน้านี้ว่า "นี่หมายความว่าเราประสบความสำเร็จในการผลิตโปรโตไทป์เริ่มต้นในสภาพแวดล้อมที่ใกล้เคียงกับการใช้งานจริง และกำลังทำการทดสอบความเครียด" เป้าหมายถัดไปของพวกเขาคือการบรรลุระดับความพร้อมทางเทคโนโลยี 7 ซึ่งเกี่ยวข้องกับการแสดงเทคโนโลยีในสภาพแวดล้อมการดำเนินงานจริง หากประสบความสำเร็จ สารเคลือบนี้อาจช่วยลดวัสดุและพลังงานที่ใช้ในการผลิตแผงโซลาร์เซลล์

EXXOSQEL จะจัดแสดงการสาธิตเทคโนโลยีนี้ในงาน Glasstec ที่เมืองดุสเซลดอร์ฟในปี 2026 งานนี้เป็นงานแสดงสินค้าระดับนานาชาติที่สำคัญที่สุดในอุตสาหกรรมกระจก ซึ่งจะจัดขึ้นระหว่างวันที่ 20 ถึง 23 ตุลาคม