- SOLED เป็นอุปกรณ์ที่รวมเซลล์แสงอาทิตย์และ LED เพื่อลดภาระแบตเตอรี่ของทหาร
- อุปกรณ์นี้มีประสิทธิภาพการแปลงพลังงานสูงถึง 22% และสามารถปล่อยแสงได้เกือบ 11%
- เทคโนโลยีนี้ช่วยลดการพึ่งพาแบตเตอรี่และเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบดั้งเดิม เพิ่มความยืดหยุ่นด้านพลังงาน
- ทีมงานกำลังพยายามเพิ่มความสว่างของแผงเพื่อขยายขอบเขตการใช้งาน
ทหารชาวอเมริกันสามารถพกพาแบตเตอรี่ได้สูงสุด 20 ปอนด์เพื่อใช้กับวิทยุและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อื่น ๆ ขณะที่วิศวกรที่มหาวิทยาลัยฟลอริดาอินเตอร์เนชั่นแนลได้พัฒนาผลิตภัณฑ์บางเฉียบที่สามารถลดภาระนี้ได้โดยการแปลงแสงอาทิตย์เป็นพลังงานและทำหน้าที่เป็นแหล่งกำเนิดแสงในเวลาเดียวกัน ผลิตภัณฑ์นี้มีชื่อว่า SOLED ซึ่งรวมเซลล์แสงอาทิตย์และไดโอดเปล่งแสง (LED) โครงการนี้ได้รับเงินสนับสนุนจากกระทรวงกลาโหมจำนวน 10 ล้านดอลลาร์สหรัฐ โดยอุปกรณ์นี้มีความบางมาก สามารถเย็บติดกับเครื่องแบบหรืออุปกรณ์ของทหารได้ ทำให้หน่วยที่อยู่ในพื้นที่ห่างไกลมีวิธีการผลิตไฟฟ้าอย่างเงียบ ๆ โดยไม่ต้องพึ่งพาเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่มีเสียงดัง ความร้อน หรือขนาดใหญ่
SOLED ทำจากเซมิคอนดักเตอร์ประเภทเพอรอฟสไกต์ที่มีความหลากหลาย เมื่อทำหน้าที่เป็นเซลล์แสงอาทิตย์สามารถแปลงแสงอาทิตย์เป็นพลังงานด้วยประสิทธิภาพสูงถึง 22% ทีมงานกล่าวว่าประสิทธิภาพนี้เทียบเท่ากับเทคโนโลยีเซลล์แสงอาทิตย์เชิงพาณิชย์ เมื่อทำงานในโหมดย้อนกลับ จะปล่อยแสงด้วยประสิทธิภาพเกือบ 11% ซึ่งเป็นการปรับปรุงที่สำคัญเมื่อเปรียบเทียบกับรุ่นก่อนหน้า แม้ว่าที่มองด้วยตาเปล่าจะไม่สว่างมาก แต่คลื่นแสงจะอยู่ที่ 818 นาโนเมตร ซึ่งอยู่เหนือขอบเขตของแสงที่มองเห็นได้ และมีสีชมพูอ่อน อย่างไรก็ตาม เซ็นเซอร์มองกลางคืน เครื่องสแกนลายนิ้วมือ และอุปกรณ์การถ่ายภาพทางการแพทย์สามารถอ่านคลื่นความยาวนี้ได้
ทีมงานกำลังพยายามทำให้แผงมีความสว่างมากขึ้น
เพิ่มความยืดหยุ่นด้านพลังงาน
Daniela Radu ผู้ที่นำการวิจัยกล่าวว่า แผงที่สามารถผลิตพลังงานและแสงได้นี้จะช่วยลดการพึ่งพาแบตเตอรี่ เครื่องกำเนิดไฟฟ้า และการจัดส่ง "นี่คือวิธีที่เราสามารถเพิ่มความยืดหยุ่นด้านพลังงานในระดับทหารแต่ละคน" Radu ยังชี้ให้เห็นว่าเทคโนโลยีนี้อาจส่งเสริมการพัฒนาแสดงผลใหม่ เซ็นเซอร์ และอุปกรณ์แสงอาทิตย์อื่น ๆ ซึ่งจะให้ความยืดหยุ่นเมื่อเส้นทางการจัดส่งถูกคุกคาม
เกี่ยวกับการขยายการใช้งาน Neetesh Kumar ผู้ช่วยศาสตราจารย์วิจัยที่ FIU กล่าวว่า การทดสอบในห้องปฏิบัติการของเซลล์แสงอาทิตย์เพอรอฟสไกต์มักใช้ตัวอย่างขนาดประมาณ 0.1 ตารางเซนติเมตร (ประมาณ 0.016 ตารางนิ้ว) เนื่องจากเป็นขอบเขตการออกแบบของอุปกรณ์มาตรฐาน ทีมงานได้ขยาย SOLED เป็น 1.1 ตารางเซนติเมตร (ประมาณ 0.17 ตารางนิ้ว) และยังคงรักษาประสิทธิภาพการแปลงพลังงานไว้ที่มากกว่า 20% ก่อนที่จะขยายเป็น 2.1 ตารางเซนติเมตร (ประมาณ 0.33 ตารางนิ้ว) โดยยังคงรักษาประสิทธิภาพที่แข็งแกร่ง
แม้ว่าการขยายขนาดจะมีความท้าทาย เนื่องจากแผงมีความบางและมีหลายชั้น แต่ Kumar กล่าวว่า ทีมงานยังไม่พบปัญหาในขณะนี้
ความท้าทายในการขยายการใช้งาน
งานนี้ได้รับการสนับสนุนจากกระทรวงกลาโหม ซึ่งสนับสนุนศูนย์ความเป็นเลิศด้านพลังงานและการจัดเก็บพลังงานที่มีความยืดหยุ่น (CIREES) โดยมี Radu เป็นผู้นำ FIU รับผิดชอบโครงการหลายปีนี้ และร่วมมือกับพันธมิตรจากมหาวิทยาลัยเพนซิลเวเนียเพื่อยกระดับความยืดหยุ่นด้านพลังงานของผู้ปฏิบัติงานให้เป็นลำดับความสำคัญด้านความมั่นคงของชาติ FIU ยังไม่ได้กำหนดกรอบเวลาในการผลิตเวอร์ชันที่สามารถสวมใส่ได้ ผลลัพธ์ในปัจจุบันแสดงให้เห็นว่าประสิทธิภาพการแปลงพลังงานคงที่ที่มากกว่า 20% เมื่อเกินขนาดตัวอย่างในห้องปฏิบัติการขั้นต่ำ การศึกษาเผยแพร่ในวารสาร Nano Energy
รายการ สเปค ประสิทธิภาพการแปลงพลังงาน สูงถึง 22% ประสิทธิภาพการทำงานย้อนกลับ เกือบ 11% ขนาดแผง 1.1 ตารางเซนติเมตร (ประมาณ 0.17 ตารางนิ้ว) ขนาดแผงที่ขยายแล้ว 2.1 ตารางเซนติเมตร (ประมาณ 0.33 ตารางนิ้ว)
ผลกระทบของเทคโนโลยี SOLED ต่อทหาร
การพัฒนาอุปกรณ์ SOLED ไม่เพียงแต่ช่วยลดภาระแบตเตอรี่ของทหารในขณะปฏิบัติภารกิจ แต่ยังเพิ่มความสามารถในการปฏิบัติการในพื้นที่ห่างไกล โดยการรวมเทคโนโลยีแสงอาทิตย์และ LED ทหารสามารถได้รับพลังงานอย่างต่อเนื่องโดยไม่ต้องพึ่งพาแหล่งพลังงานแบบดั้งเดิม ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญในการเพิ่มความยืดหยุ่นด้านพลังงาน นอกจากนี้ การนำเทคโนโลยีนี้ไปใช้ได้อย่างสำเร็จอาจส่งเสริมการพัฒนาแสดงผลและเซ็นเซอร์ใหม่ ๆ ซึ่งจะเพิ่มความยืดหยุ่นในการปฏิบัติการ ทีมงานยังต้องเผชิญกับความท้าทายในการขยายการใช้งานที่เกิดจากปัญหาทางเทคนิค