"ฟินแลนด์" คิดค้นนวัตกรรมเซลล์แสงอาทิตย์ที่มองไม่เห็นและซักด้วยเครื่องซักผ้าได้

"ฟินแลนด์" คิดค้นนวัตกรรมเซลล์แสงอาทิตย์ที่มองไม่เห็นและซักด้วยเครื่องซักผ้าได้

นักวิจัยจากแผนกฟิสิกส์และการออกแบบของมหาวิทยาลัย Aalto ของฟินแลนด์ได้พัฒนาวิธีการยึดเซลล์สุริยะกับสิ่งทอที่ทำให้ทนทานต่อการซักด้วยเครื่อง และในขณะเดียวกันก็ช่วยลดปัญหาด้านสุนทรียภาพ ในระหว่างโครงการ 'สิ่งทอที่ใช้พลังงานแสงอาทิตย์' เป็นเวลา 3 ปี พวกเขายังทำให้สิ่งทอที่ผสมเซลล์แสงอาทิตย์สามารถนำไปรีไซเคิลได้

ความสามารถในการซักด้วยเครื่องของเซลล์แสงอาทิตย์ที่มีจำหน่ายในท้องตลาดยังไม่ได้รับการศึกษามาก่อนถึงระดับนี้

นักวิจัยกล่าวว่าลักษณะที่ไม่ต่อเนื่องของเซลล์ปกป้องพวกมันและทำให้เสื้อผ้าน่าดึงดูดยิ่งขึ้น แอปพลิเคชั่นที่มีแนวโน้มว่าจะรวมถึงเสื้อผ้าทำงานและกลางแจ้ง และผ้าม่านที่ตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของปริมาณแสง แถลงข่าวจากมหาวิทยาลัยกล่าว

ในการศึกษาก่อนหน้านี้ เซลล์แสงอาทิตย์ได้รับการติดตั้งบนพื้นผิว ชั้นบนสุด หรือทอเป็นเส้นด้ายของสิ่งทอ

”เราตั้งสมมติฐานว่าโครงสร้างเซลล์แสงอาทิตย์อาจพังทลายในการล้าง เนื่องจากเซลล์ไม่ได้ออกแบบมาให้สามารถซักด้วยเครื่องได้ การซักเป็นกระบวนการที่ตึงเครียด โดยที่สิ่งทอและเซลล์ได้รับแรงกดและการชนกัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในระหว่างการปั่นหมาด” Elina Ilen ผู้เชี่ยวชาญด้านโครงการของแผนกออกแบบของมหาวิทยาลัยกล่าว

นักวิจัยเคลือบส่วนประกอบเซลล์แสงอาทิตย์ระหว่างสิ่งทอในฟิล์มโพลียูรีเทนที่กันน้ำได้ เพื่อทำให้ส่วนประกอบนั้นซักด้วยเครื่องได้ สิ่งทอที่มีส่วนประกอบของเซลล์แสงอาทิตย์ถูกล้างหลายสิบครั้งใน 40 องศาเซลเซียส 

นักวิจัยด้านฟิสิกส์ Farid Elsehrawy ได้ทำการวัดเอาท์พุตของเซลล์แสงอาทิตย์หลังแต่ละรอบในเครื่องซักผ้า ตัวอย่างห้าในแปดตัวอย่างยังคงประสิทธิภาพไว้ และสามตัวอย่างสูญเสียพลังงานไปประมาณ 20 เปอร์เซ็นต์ ไม่มีเซลล์หรือสิ่งทอเสียหายระหว่างกระบวนการ

”ตอนนี้ที่โซลาร์เซลล์เคลือบระหว่างสิ่งทอได้รับการพิสูจน์แล้วว่าสามารถซักด้วยเครื่องได้ เราต้องปกป้องส่วนประกอบที่เหลือ แนวคิดของเราคือส่วนประกอบทางไฟฟ้าทั้งหมดของสิ่งทออัจฉริยะอาจอยู่ในภาชนะเดียวกันกับเซลล์แสงอาทิตย์ นั่นจะทำให้เรามีอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ซักด้วยเครื่องได้ซึ่งฝังอยู่ในสิ่งทอและไม่จำเป็นต้องชาร์จหรือเปลี่ยนแบตเตอรี่” Janne Halme อาจารย์ประจำภาควิชาฟิสิกส์ประยุกต์ของมหาวิทยาลัยกล่าว

เซลล์แสงอาทิตย์ที่วางอยู่ใต้สิ่งทอที่ยึดติดจะต้องมีพื้นที่ผิวที่ใหญ่กว่าเซลล์ที่วางอยู่ด้านบนอย่างมีนัยสำคัญ ผ้าธรรมดาชิ้นหนึ่งกินความจุประมาณ 70 เปอร์เซ็นต์ของความจุของเซลล์ โดยผ้าที่มีรูพรุนกว่า เปอร์เซ็นต์จะเล็กกว่า

ปัจจัยสำคัญในความสามารถของสิ่งทอในการให้แสงส่องผ่าน ได้แก่ วัสดุ ความโปร่งใส และการตัดขวางของเส้นใย โครงสร้างของเส้นด้าย ความหนาและการทอของผ้า สี และการตกแต่ง สีอ่อนส่งแสงได้ดีกว่าสีเข้ม แต่ผ้าสีดำสนิทและทึบแสงทั้งหมดก็สามารถใช้ได้เช่นกัน

เซลล์แสงอาทิตย์เชิงพาณิชย์ที่ใช้ในการศึกษานี้ประกอบด้วยผลึกเดี่ยวและทำจากซิลิกอน พวกเขาสามารถตรวจจับแสงที่มองไม่เห็นด้วยตาเปล่า ซึ่งเป็นสิ่งที่แสงแดดส่วนใหญ่มีอยู่จริง

การซ่อนสิ่งทอกินพลังงานของโซลาร์เซลล์บางส่วน แต่ช่วยเพิ่มความทนทาน เนื่องจากได้รับการปกป้องจากโลกภายนอกได้ดีกว่า

นักวิจัยใช้สิ่งทอที่เส้นใยทำมาจากวัสดุเพียงชนิดเดียว จึงสามารถรีไซเคิลได้อย่างมีประสิทธิภาพมากที่สุด ส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์สามารถถอดออกจากผ้าได้ง่ายๆ เพียงใช้ความร้อนก่อนแล้วจึงดึงออก

ปริมาณพลังงานที่เซลล์ได้รับขึ้นอยู่กับขนาด ปริมาณ และตำแหน่ง ปริมาณพลังงานที่ต้องการนั้นขึ้นอยู่กับการใช้งานแอพพลิเคชั่น

สิ่งสำคัญคือความถี่ที่แอปพลิเคชันส่งข้อมูล ฟังก์ชันที่ใช้พลังงานมากที่สุดรวมถึงการส่งข้อมูล การคำนวณ และการฉายภาพบนหน้าจอ นั่นคือเหตุผลที่เซลล์สุริยะที่ซ่อนอยู่ในสิ่งทอไม่เพียงพอสำหรับชาร์จสมาร์ทโฟนหรือสมาร์ตวอทช์ แต่เหมาะสำหรับการวัดอุณหภูมิและความชื้น

ทีมวิจัยคิดว่าชุดทำงานเป็นแอพพลิเคชั่นที่มีศักยภาพมากที่สุดสำหรับสิ่งทอเซลล์แสงอาทิตย์ในขณะนี้ พวกมันหนากว่าเสื้อผ้าทั่วไป ดังนั้นเซลล์จึงมีผลกระทบต่อรูปลักษณ์และความรู้สึกของเสื้อผ้าอย่างจำกัด

”ผ้าม่านเป็นอีกวิธีที่ดีในการรวบรวมพลังงานแสงอาทิตย์ พวกเขาสามารถตรวจจับปริมาณแสงและปรับตัวเองได้ตามนั้น” Ilen กล่าว

ขอบคุณข้อมูลจาก www.technicaltextile.net/ และ Textile Square