เทคโนโลยีการผลิตใหม่ที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมเพิ่มประสิทธิภาพของโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์แบบเพอริสโคปถึง 18.2%

วิธีการใหม่ที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมและมีความเป็นพิษต่ำอาจช่วยในการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์แบบเพอริสโคปที่ยืดหยุ่นในระดับอุตสาหกรรม โดยใช้เทคนิคการพิมพ์แบบม้วนต่อม้วน มหาวิทยาลัย Surrey ได้นำเสนอวิธีการที่ปลอดภัยนี้เพื่อผลิตโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์ที่มีประสิทธิภาพสูง วิธีการนี้ใช้สูตรตัวทำละลายที่มีความเป็นพิษต่ำและมาจากชีวภาพ ทำงานที่อุณหภูมิห้อง และลดการใช้สารเคมีอุตสาหกรรมที่เป็นอันตราย กระบวนการนี้ใช้เทคนิคการพิมพ์ต่อเนื่องที่คล้ายกับการพิมพ์หนังสือพิมพ์ ซึ่งอาจทำให้การผลิตในระดับใหญ่เป็นไปอย่างเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมและมีประสิทธิภาพด้านต้นทุน ศาสตราจารย์ Ravi Silva ผู้เชี่ยวชาญจากมหาวิทยาลัย Surrey และหัวหน้าศูนย์นาโนอิเล็กทรอนิกส์กล่าวว่า "ผลกระทบที่อาจเกิดขึ้นจากเทคโนโลยีที่เรานำเสนอไม่เพียงแต่จะเป็นการทดแทนตัวทำละลายที่เป็นอันตราย"

กระบวนการที่ใช้ตัวทำละลายที่ไม่เป็นพิษและขั้นตอนการทาแบบง่ายๆ ลดความต้องการในการจัดการตัวทำละลาย การจัดการของเสีย และโครงสร้างพื้นฐานด้านความปลอดภัยที่เกี่ยวข้อง

วิธีการใหม่ลดสารเคมีที่เป็นอันตราย

เซลล์แสงอาทิตย์แบบเพอริสโคปที่เบาและยืดหยุ่นได้รับการพิจารณาว่าสามารถแทนที่แผงเซลล์แสงอาทิตย์ซิลิคอนได้ อย่างไรก็ตาม กระบวนการผลิตที่เป็นอันตรายได้ขัดขวางศักยภาพทางการค้า โดยทั่วไปแล้ว การผลิตหมึกเซลล์แสงอาทิตย์ที่สามารถพิมพ์ได้ต้องการตัวทำละลายที่เป็นพิษจำนวนมาก รวมถึง Dimethylformamide และ Acetonitrile สารเคมีเหล่านี้เป็นอันตรายต่อความปลอดภัยของคนงานในโรงงานและสร้างภาระต่อสิ่งแวดล้อมอย่างรุนแรง น่าประหลาดใจที่สายการผลิตขนาดกิกะวัตต์เดียวสามารถใช้ตัวทำละลายที่เป็นพิษมากกว่า 90,000 ลิตรได้ ตอนนี้อุปสรรคทางเคมีนี้กำลังถูกทำลาย นักวิจัยได้ละทิ้งสารเคมีที่เป็นอันตรายแบบดั้งเดิมและพัฒนาระบบหมึกที่มี "ความเป็นพิษต่ำอย่างมีนัยสำคัญ" (SRT) ซึ่งมีส่วนประกอบที่มาจากชีวภาพ

ทีมงานได้ใช้การผสมผสานระหว่างเอทานอลและ 2-Methyltetrahydrofuran เพื่อสร้างสูตรที่แห้งเร็ว ซึ่งเป็นตัวทำละลายที่มาจากเศษวัสดุทางการเกษตรและป่าไม้ การผสมผสานที่มาจากชีวภาพนี้ได้กำจัดความต้องการในการจัดการตัวทำละลาย ช่วยประหยัดพลังงานและปกป้องวัตถุดิบในกระบวนการผลิต

ประสิทธิภาพสูงและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม

การผลิตที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมไม่ได้หมายถึงการเสียสละประสิทธิภาพ ทีมงานใช้วิธีการทาแบบแถบที่เข้ากันได้กับเทคนิคการพิมพ์แบบม้วนต่อม้วน เพื่อพิมพ์โมดูลเซลล์แสงอาทิตย์ขนาดเล็กที่มีพื้นที่ทำงาน 11.5 ตารางเซนติเมตร โมดูลที่ถูกทาในอุณหภูมิห้องและใช้การอบแห้งด้วยการพ่นก๊าซอย่างรวดเร็วนี้มีประสิทธิภาพการแปลงพลังงานเกินกว่า 18.2% ในขณะที่ยังคงความเสถียรในสภาวะการส่องสว่างอย่างต่อเนื่อง โมดูลขนาดเล็กเหล่านี้ใช้โครงสร้างแบบกลับด้าน โดยมีการทาแบบแถบที่เป็นชั้นการส่งผ่านรูพรุน ซึ่งโครงสร้างนี้ช่วยลดความต้องการในการใช้ชั้นกลางเพิ่มเติม ตามการศึกษา ทีมงานใช้กระบวนการการแกะสลักที่ใช้เลเซอร์จาก P1 ถึง P4 เพื่อเชื่อมต่อเซลล์แสงอาทิตย์แต่ละหน่วยเพื่อให้สามารถทำรูปแบบในโมดูลอุตสาหกรรมได้

ศักยภาพการรวมเข้ากับอุตสาหกรรมในอนาคต

เอกสารวิจัยยังชี้ให้เห็นว่าการพัฒนานี้ได้ทดสอบการใช้ตัวทำละลายที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมด้วยวิธีการพิมพ์แบบแถบที่พ่นก๊าซ แต่ทีมงานยังได้มั่นใจว่ามันสามารถเข้ากันได้กับเครื่องพิมพ์แบบ槽ที่ใช้ในโรงงาน ดังนั้นกระบวนการนี้ในอนาคตสามารถรวมเข้ากับสายการผลิตของ Qualcomm ได้ เพื่อให้แน่ใจว่าเทคโนโลยีการผลิตที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมพร้อมสำหรับการใช้งานในระดับอุตสาหกรรมในขนาดใหญ่

Silva กล่าวเพิ่มเติมว่า "เราหวังว่าจะช่วยส่งเสริมพลังงานสะอาดทั่วโลก หากเราสามารถสนับสนุนการลดคาร์บอนในระดับใหญ่ในกระบวนการเดียวกัน นั่นจะเป็นชัยชนะที่สองสำหรับสังคม" การรวมเคมีสีเขียวเข้ากับเทคโนโลยีการพิมพ์ความเร็วสูงทำให้การผลิตเซลล์แสงอาทิตย์แบบยืดหยุ่นในระดับใหญ่เป็นจริง เซลล์แสงอาทิตย์แบบเพอริสโคปอาจจะเร็วๆ นี้จะให้พลังงานแก่ผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์พกพา หน้าต่างที่รวมเข้ากับอาคาร และแผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่มีน้ำหนักเบา ผลการวิจัยนี้ได้เผยแพร่ในวารสาร Nano Energy

ผลกระทบของเทคโนโลยีที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมต่ออุตสาหกรรมพลังงานแสงอาทิตย์

กระบวนการผลิตใหม่ที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมนี้ไม่เพียงแต่สามารถเพิ่มประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์แบบเพอริสโคป แต่ยังสามารถลดการใช้สารเคมีที่เป็นอันตรายในกระบวนการผลิตได้อย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งมีความสำคัญต่อการอนุรักษ์สิ่งแวดล้อม เมื่อการพัฒนาที่ยั่งยืนกลายเป็นจุดสนใจระดับโลก การส่งเสริมเทคโนโลยีนี้จะช่วยสนับสนุนการใช้งานพลังงานสะอาดและส่งเสริมการเปลี่ยนแปลงในอุตสาหกรรมที่เกี่ยวข้อง หากสามารถรวมเข้ากับสายการผลิตที่มีอยู่ได้ จะทำให้เทคโนโลยีที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมสามารถใช้งานในระดับอุตสาหกรรมได้อย่างกว้างขวาง และส่งเสริมการพัฒนาพลังงานทดแทนต่อไป