ในยุคที่การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศและค่าใช้จ่ายด้านพลังงานเป็นประเด็นที่ทุกคนให้ความสนใจ นวัตกรรมที่ช่วยลดการใช้พลังงานและเพิ่มความยั่งยืนในการอยู่อาศัยจึงได้รับความสนใจอย่างมาก หนึ่งในนวัตกรรมที่น่าจับตามองคือ “ฟิล์มอัจฉริยะ” ผลงานวิจัยต้นแบบจากนักศึกษามหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี (มจธ.) ซึ่งไม่เพียงช่วยลดความร้อนภายในบ้าน แต่ยังสามารถผลิตพลังงานไฟฟ้าได้ด้วยตัวเอง ตอบโจทย์การอยู่อาศัยอย่างยั่งยืนในยุคใหม่ นอกจากประเทศไทยแล้ว ยังมีการวิจัยและพัฒนาฟิล์มอัจฉริยะที่มีลักษณะคล้ายกันในหลายประเทศทั่วโลก โดยผสานเทคโนโลยีอิเล็กโทรโครมิกและเซลล์แสงอาทิตย์เพื่อสร้างโซลูชันที่ประหยัดพลังงานและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม
ฟิล์มอัจฉริยะคืออะไร
ฟิล์มอัจฉริยะ หรือชื่อเต็มว่า “ฟิล์มจัดการพลังงานปรับความสว่างภายในอาคารที่ผลิตพลังงานได้ด้วยตัวเอง” เป็นนวัตกรรมที่ผสานสองเทคโนโลยีล้ำสมัยเข้าด้วยกัน ได้แก่
- ฟิล์มอิเล็กโครมิก (Electrochromic Film) ฟิล์มที่สามารถปรับระดับความโปร่งใสได้โดยอัตโนมัติตามความสว่างของแสงในห้อง ทำงานโดยใช้ไฟฟ้าไปกระตุ้นการจัดเรียงโครงสร้างผลึกในวัสดุ ทำให้ควบคุมปริมาณแสงที่ผ่านเข้ามาได้อย่างแม่นยำ
- เซลล์แสงอาทิตย์ (Solar Cell) ถูกฝังอยู่ในฟิล์มเพื่อแปลงพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานไฟฟ้า ใช้หล่อเลี้ยงระบบของฟิล์มและจ่ายไฟให้อุปกรณ์ไฟฟ้าขนาดเล็ก เช่น หลอดไฟ LED
ด้วยการผสานเทคโนโลยีทั้งสอง ฟิล์มอัจฉริยะไม่เพียงช่วยควบคุมแสงและความร้อน แต่ยังผลิตพลังงานเพื่อใช้งานในตัวเอง ทำให้เป็นโซลูชันที่ทั้งประหยัดและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม
ฟิล์มอิเล็กโครมิกคืออะไร
ฟิล์มอิเล็กโครมิก (Electrochromic Film) เป็นเทคโนโลยีที่ใช้ในการสร้างกระจกหรือฟิล์มอัจฉริยะที่สามารถปรับระดับความโปร่งใสหรือสีได้เมื่อได้รับกระแสไฟฟ้า เทคโนโลยีนี้ถูกนำมาใช้ในหลายอุตสาหกรรม เช่น กระจกหน้าต่างในอาคาร ยานยนต์ หรือแม้แต่แว่นตาอัจฉริยะ โดยฟิล์มอิเล็กโครมิกในฟิล์มอัจฉริยะจาก มจธ. มีบทบาทสำคัญในการควบคุมแสงและความร้อนที่เข้ามาในอาคาร
การทำงานของฟิล์มอิเล็กโครมิก
ฟิล์มอิเล็กโครมิกประกอบด้วยชั้นวัสดุหลายชั้นที่ทำงานร่วมกัน ดังนี้
- ชั้นอิเล็กโทรดโปร่งใส ทำหน้าที่นำไฟฟ้าเข้าไปในฟิล์ม โดยทั่วไปใช้วัสดุเช่น อินเดียมทินออกไซด์ (ITO) ซึ่งมีความโปร่งใสและนำไฟฟ้าได้ดี
- ชั้นวัสดุอิเล็กโครโครมิก เป็นชั้นที่เปลี่ยนสีหรือความโปร่งใสเมื่อได้รับกระแสไฟฟ้า วัสดุที่ใช้ เช่น ทังสเตนออกไซด์ (WO3) ซึ่งสามารถเปลี่ยนจากโปร่งใสเป็นสีเข้มได้
- ชั้นอิเล็กโทรไลต์ ทำหน้าที่เป็นตัวกลางให้ไอออนเคลื่อนที่ระหว่างชั้นอิเล็กโครโครมิกและชั้นเก็บไอออน
- ชั้นเก็บไอออน เก็บไอออนที่เคลื่อนย้ายมาจากชั้นอิเล็กโครโครมิก เพื่อรักษาสมดุลของปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้า
- ชั้นอิเล็กโทรดโปร่งใสอบีกชั้น ปิดท้ายโครงสร้างเพื่อให้วงจรไฟฟ้าสมบูรณ์
เมื่อกระแสไฟฟ้าถูกส่งผ่านฟิล์ม ไอออนจะเคลื่อนที่ระหว่างชั้นต่างๆ ทำให้โครงสร้างโมเลกุลในชั้นอิเล็กโครโครมิกเปลี่ยนแปลง ส่งผลให้ฟิล์มเปลี่ยนจากโปร่งใสเป็นทึบแสง หรือจากสีอ่อนเป็นสีเข้ม กระบวนการนี้ใช้พลังงานไฟฟ้าน้อยมาก และสามารถควบคุมได้อย่างแม่นยำผ่านระบบเซ็นเซอร์ที่ตรวจจับระดับแสงในห้อง
ในฟิล์มอัจฉริยะจาก มจธ. ฟิล์มอิเล็กโครมิกจะปรับความโปร่งใสอัตโนมัติตามระดับแสงในห้อง เช่น ในวันที่แดดจัด ฟิล์มจะเปลี่ยนเป็นสีเข้มเพื่อลดแสงและความร้อนที่เข้ามา และในวันที่มีแสงน้อย ฟิล์มจะโปร่งใสมากขึ้นเพื่อให้แสงธรรมชาติเข้ามาในปริมาณที่เหมาะสม
จุดเด่นของฟิล์มอิเล็กโครมิก
ฟิล์มอิเล็กโครมิกมีคุณสมบัติที่ทำให้เป็นเทคโนโลยีที่เหมาะสมสำหรับการใช้งานในฟิล์มอัจฉริยะ ดังนี้
- ควบคุมแสงและความร้อนได้อย่างแม่นยำ สามารถลดรังสีอินฟราเรดที่ทำให้บ้านร้อน และรังสียูวีที่ทำลายผิวหนังและเฟอร์นิเจอร์ได้ถึง 99% ช่วยประหยัดพลังงานจากเครื่องปรับอากาศ
- ประหยัดพลังงาน ใช้ไฟฟ้าในปริมาณน้อยมากในการเปลี่ยนสถานะความโปร่งใส และไม่ต้องใช้ไฟฟ้าเพื่อรักษาสถานะนั้น (หน่วยความจำสถานะ)
- เพิ่มความสะดวกสบาย การปรับแสงอัตโนมัติช่วยลดแสงจ้าและสร้างบรรยากาศที่เหมาะสมในห้อง โดยไม่ต้องใช้ม่านหรือบานเกล็ด
- ความสวยงามและยืดหยุ่น ฟิล์มมีลักษณะบางและโปร่งใส สามารถติดตั้งบนกระจกที่มีอยู่แล้วได้โดยไม่กระทบการออกแบบภายใน
- เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ช่วยลดการใช้พลังงานในอาคาร ซึ่งส่งผลดีต่อการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก
ข้อจำกัดของฟิล์มอิเล็กโครมิก
ถึงแม้ว่าฟิล์มอิเล็กโครมิกจะมีข้อดีมากมาย แต่ก็มีข้อจำกัดที่ต้องพิจารณา ดังนี้
- ต้นทุนการผลิตสูง วัสดุที่ใช้ เช่น อินเดียมทินออกไซด์ และกระบวนการผลิตที่ซับซ้อนทำให้ฟิล์มมีราคาค่อนข้างสูงในปัจจุบัน
- ความเร็วในการเปลี่ยนสถานะ การเปลี่ยนจากโปร่งใสเป็นทึบแสงหรือในทางกลับกันอาจใช้เวลาหลายวินาทีถึงนาที ซึ่งอาจไม่รวดเร็วพอสำหรับบางการใช้งาน
- ความทนทาน ฟิล์มอาจเสื่อมสภาพเมื่อใช้งานเป็นเวลานาน โดยเฉพาะเมื่อสัมผัสกับความชื้นหรืออุณหภูมิสูง ซึ่งอาจลดอายุการใช้งาน
- การพึ่งพาไฟฟ้า แม้จะใช้ไฟฟ้าน้อย แต่ฟิล์มยังคงต้องพึ่งพาแหล่งจ่ายไฟ ซึ่งในกรณีของฟิล์มอัจฉริยะจะแก้ปัญหานี้ด้วยการใช้เซลล์แสงอาทิตย์ในตัว
- ข้อจำกัดด้านสี ปัจจุบันฟิล์มอิเล็กโครมิกส่วนใหญ่เปลี่ยนได้เพียงสีจำกัด เช่น จากโปร่งใสเป็นสีน้ำเงินหรือเทา ซึ่งอาจไม่ตอบโจทย์ด้านการออกแบบในบางกรณี
ทีมวิจัยจาก มจธ. ได้พยายามแก้ไขข้อจำกัดเหล่านี้โดยการผสานเซลล์แสงอาทิตย์เพื่อลดการพึ่งพาไฟฟ้าภายนอก และพัฒนาวัสดุที่ทนทานต่อสภาพแวดล้อมมากขึ้น เพื่อให้ฟิล์มอัจฉริยะสามารถใช้งานได้จริงในระยะยาว
จุดเด่นของฟิล์มอัจฉริยะ
ฟิล์มอัจฉริยะถูกออกแบบมาเพื่อแก้ปัญหาการใช้พลังงานในอาคารอย่างครอบคลุม โดยมีจุดเด่นที่น่าสนใจดังนี้
- ลดความร้อนและประหยัดพลังงาน ฟิล์มสามารถกรองรังสีอินฟราเรด ซึ่งเป็นสาเหตุหลักของความร้อนในบ้าน ช่วยลดการใช้เครื่องปรับอากาศ และยังป้องกันรังสียูวีที่ทำลายผิวหนังและเฟอร์นิเจอร์ได้ถึง 99%
- ปรับแสงอัตโนมัติ ฟิล์มจะปรับความโปร่งใสให้เหมาะสมกับระดับแสงในห้อง ช่วยลดการใช้ไฟฟ้าจากหลอดไฟ โดยปล่อยให้แสงธรรมชาติเข้ามาในปริมาณที่พอดี
- ผลิตพลังงานในตัวเอง เซลล์แสงอาทิตย์ในฟิล์มสามารถผลิตไฟฟ้าเพื่อใช้ในระบบของฟิล์มเอง และยังจ่ายไฟให้อุปกรณ์ไฟฟ้าขนาดเล็กได้
- ลดการพึ่งพาไฟฟ้าจากโครงข่าย จากการทดลองในแบบจำลองขนาด 1×2 ตารางเมตร ฟิล์มอัจฉริยะสามารถลดการใช้พลังงานในอาคารได้ถึง 22% ต่อปี ช่วยลดค่าไฟและภาระของโครงข่ายไฟฟ้าส่วนกลาง
- ติดตั้งง่าย ฟิล์มนี้สามารถติดตั้งบนกระจกบ้านหรืออาคารได้โดยไม่ต้องรื้อโครงสร้าง ทำให้สะดวกและประหยัดค่าใช้จ่าย
การผลิตพลังงานในตัวเอง หัวใจของฟิล์มอัจฉริยะ
หนึ่งในคุณสมบัติที่ทำให้ฟิล์มอัจฉริยะโดดเด่นคือความสามารถในการผลิตพลังงานไฟฟ้าด้วยตัวเองผ่านเซลล์แสงอาทิตย์ที่ฝังอยู่ในเนื้อฟิล์ม เทคโนโลยีนี้ทำงานโดย
- การแปลงพลังงานแสงอาทิตย์ เซลล์แสงอาทิตย์ในฟิล์มจะดูดซับแสงแดดและแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้า โดยไม่จำเป็นต้องติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์ขนาดใหญ่แยกต่างหาก
- การจัดการพลังงานอย่างชาญฉลาด พลังงานที่ผลิตได้จะถูกใช้เพื่อขับเคลื่อนระบบอิเล็กโครมิกของฟิล์ม ทำให้ฟิล์มสามารถปรับความโปร่งใสได้โดยไม่ต้องพึ่งพาแหล่งจ่ายไฟภายนอก
- พลังงานส่วนเกินสำหรับการใช้งานอื่น หากพลังงานที่ผลิตได้มากกว่าที่ฟิล์มต้องการ ไฟฟ้าส่วนเกินสามารถนำไปใช้กับอุปกรณ์ไฟฟ้าขนาดเล็ก เช่น หลอดไฟ LED หรือเซ็นเซอร์ในบ้าน ซึ่งช่วยลดการพึ่งพาโครงข่ายไฟฟ้า
- ประสิทธิภาพในสภาพแสงที่หลากหลาย เซลล์แสงอาทิตย์ในฟิล์มได้รับการออกแบบให้ทำงานได้ดีแม้ในสภาวะที่มีแสงแดดน้อย เช่น วันที่มีเมฆมาก ทำให้มั่นใจได้ถึงการผลิตพลังงานที่สม่ำเสมอ
จากการทดสอบในห้องปฏิบัติการ ฟิล์มอัจฉริยะขนาด 1×2 ตารางเมตรสามารถผลิตพลังงานได้เพียงพอสำหรับการทำงานของตัวเอง และยังมีพลังงานเหลือเพียงพอสำหรับจ่ายให้อุปกรณ์ขนาดเล็ก ซึ่งแสดงถึงศักยภาพในการเป็นแหล่งพลังงานหมุนเวียนขนาดย่อมสำหรับครัวเรือน
การทดลองและผลลัพธ์ที่น่าประทับใจ
ทีมวิจัยจาก มจธ. ได้พัฒนาและทดสอบฟิล์มอัจฉริยะในแบบจำลองขนาดเล็ก โดยจำลองการใช้งานในพื้นที่บ้าน และคำนวณกำลังไฟฟ้าที่ฟิล์มสามารถผลิตได้ในหนึ่งปี ผลลัพธ์ที่ได้แสดงให้เห็นว่า
- ฟิล์มสามารถผลิตไฟฟ้าได้ตามมาตรฐานของเซลล์แสงอาทิตย์ที่ใช้
- สามารถลดการใช้พลังงานไฟฟ้าในอาคารได้ถึง 22% ต่อปี
- มีศักยภาพในการจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์พื้นฐาน เช่น หลอดไฟ LED และช่วยลดต้นทุนค่าไฟฟ้าได้อย่างชัดเจน
ผลลัพธ์เหล่านี้ชี้ให้เห็นว่า ฟิล์มอัจฉริยะไม่เพียงเป็นนวัตกรรมที่ช่วยประหยัดพลังงาน แต่ยังมีศักยภาพในการพัฒนาต่อเพื่อใช้งานในวงกว้าง เช่น ในอาคารสำนักงาน คอนโดมิเนียม หรือโรงงานอุตสาหกรรม
การวิจัยและพัฒนาฟิล์มอัจฉริยะในต่างประเทศ
นอกจากประเทศไทย ฟิล์มอัจฉริยะที่ผสานเทคโนโลยีอิเล็กโครมิกและเซลล์แสงอาทิตย์ได้รับความสนใจอย่างมากในหลายประเทศ โดยมีการวิจัยและพัฒนาที่มุ่งเน้นการเพิ่มประสิทธิภาพ ลดต้นทุน และขยายการใช้งานในภาคส่วนต่างๆ เช่น อาคาร ยานยนต์ และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ต่อไปนี้คือตัวอย่างการวิจัยและพัฒนาที่สำคัญในต่างประเทศ
1. สหรัฐอเมริกา – การพัฒนา Photoelectrochromic Devices (PECDs)
ในสหรัฐอเมริกา นักวิจัยจาก National Renewable Energy Laboratory (NREL) และสถาบันอื่นๆ ได้พัฒนา Photoelectrochromic Devices (PECDs) ซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่รวมคุณสมบัติของเซลล์แสงอาทิตย์แบบไวแสง (Dye-Sensitized Solar Cell) เข้ากับฟิล์มอิเล็กโครมิก อุปกรณ์นี้สามารถเปลี่ยนสีโดยอัตโนมัติเมื่อได้รับแสงแดด และผลิตพลังงานไฟฟ้าในเวลาเดียวกัน โดย PECD สามารถให้การมอดูเลตแสงสูงถึง 70% และมีประสิทธิภาพการแปลงพลังงานแสงอาทิตย์สูงสุด 7% ใช้เวลาเปลี่ยนสถานะจากไม่กี่วินาทีถึงหลายนาที
- จุดเด่น PECD สามารถทำงานโดยไม่ต้องใช้แหล่งจ่ายไฟภายนอก เนื่องจากพลังงานที่ผลิตจากเซลล์แสงอาทิตย์เพียงพอสำหรับการควบคุมฟิล์มอิเล็กโครมิก เหมาะสำหรับใช้ในหน้าต่างอัจฉริยะของอาคารเพื่อควบคุมความร้อนและแสง
- การใช้งาน มีศักยภาพในอาคารประหยัดพลังงาน ยานยนต์ (เช่น กระจกที่ปรับแสงอัตโนมัติ) และจอแสดงผลที่ใช้พลังงานต่ำ
- ความท้าทาย การเพิ่มประสิทธิภาพการแปลงพลังงานและลดต้นทุนการผลิตยังคงเป็นอุปสรรค รวมถึงการปรับปรุงความเร็วในการเปลี่ยนสถานะและความทนทานในระยะยาว
- ที่มา Lessons learned from 25 years of development of photoelectrochromic devices, ScienceDirect
2. สหรัฐอเมริกา – Ultralight Fabric Solar Cells โดย MIT
นักวิจัยจาก Massachusetts Institute of Technology (MIT) ได้พัฒนาเซลล์แสงอาทิตย์แบบฟิล์มบางที่มีน้ำหนักเบามาก โดยสามารถติดตั้งบนพื้นผิวต่างๆ รวมถึงผ้า เซลล์แสงอาทิตย์นี้บางกว่าผมมนุษย์ มีน้ำหนักเพียง 1/100 ของแผงโซลาร์เซลล์ทั่วไป แต่ให้กำลังไฟฟ้าต่อกิโลกรัมสูงกว่าถึง 18 เท่า แม้ว่าจะยังไม่มีการรวมฟิล์มอิเล็กโครมิกเข้ากับเทคโนโลยีนี้โดยตรง แต่มีความเป็นไปได้ในการพัฒนาต่อเพื่อสร้างฟิล์มอัจฉริยะที่มีคุณสมบัติคล้ายกับของ มจธ.
- จุดเด่น เซลล์แสงอาทิตย์นี้มีความยืดหยุ่นสูง ติดตั้งง่ายบนพื้นผิวที่โค้งงอหรือไม่สม่ำเสมอ เช่น หลังคารถยนต์ หรือสิ่งทอ เหมาะสำหรับการใช้งานที่ต้องการน้ำหนักเบาและพกพาสะดวก
- การใช้งาน สามารถใช้ในสถานการณ์ฉุกเฉิน พลังงานนอกโครงข่าย หรือในยานพาหนะและอุปกรณ์พกพา
- ความท้าทาย การพัฒนาบรรจุภัณฑ์ที่บางและทนทานเพื่อปกป้องเซลล์แสงอาทิตย์ และการปรับปรุงกระบวนการผลิตให้สามารถขยายสเกลได้ในราคาที่เหมาะสม
- ที่มา Paper-thin solar cell can turn any surface into a power source, MIT News
3. กรีซ – การวิเคราะห์วงจรชีวิตของกระจกอิเล็กโครมิก
นักวิจัยจาก University of Patras ในกรีซ ได้ศึกษา กระจกอิเล็กโครมิก (Electrochromic Glazing) โดยใช้การวิเคราะห์วงจรชีวิต (Life Cycle Analysis) เพื่อประเมินผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมจากการผลิต งานวิจัยนี้มุ่งเน้นที่วัสดุหลัก เช่น K-Glass, ทังสเตนออกไซด์ (WO3), และโพลีเมทิลเมทาคริเลต (PMMA) ซึ่งพบว่าการผลิตกระจกอิเล็กโครมิกมีพลังงานฝังตัว (Embodied Energy) ประมาณ 49 MJ ต่อหน่วย และปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ 810 กรัม แม้ว่าการวิจัยนี้ไม่ได้รวมเซลล์แสงอาทิตย์ในตัว แต่แสดงให้เห็นถึงความพยายามในการทำให้เทคโนโลยีนี้เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้น
- จุดเด่น การวิเคราะห์วงจรชีวิตช่วยระบุจุดที่สามารถลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมได้ เช่น การใช้กระบวนการผลิตที่ใช้พลังงานน้อยลง
- การใช้งาน เหมาะสำหรับอาคารที่ต้องการลดการใช้พลังงานสำหรับเครื่องปรับอากาศและแสงสว่าง
- ความท้าทาย ต้นทุนการผลิตและพลังงานที่ใช้ในกระบวนการผลิตยังคงสูงเมื่อเทียบกับกระจกฉนวนทั่วไป
- ที่มา Environmental assessment of electrochromic glazing production, ResearchGate
4. บราซิล – การศึกษาโอกาสของวัสดุอิเล็กโครมิกสำหรับการเก็บเกี่ยวพลังงานแสงอาทิตย์
ในบราซิล นักวิจัยได้สำรวจศักยภาพของ วัสดุอิเล็กโครมิก ในการควบคุมการได้รับพลังงานแสงอาทิตย์แบบไดนามิก เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานในอาคาร การวิจัยนี้มุ่งเน้นที่การใช้ฟิล์มอิเล็กโครมิกที่สามารถปรับเปลี่ยนได้ตามความต้องการ เพื่อควบคุมปริมาณแสงและความร้อนที่เข้ามาในอาคาร นอกจากนี้ ยังมีการศึกษาเกี่ยวกับการรวมฟิล์มอิเล็กโครมิกกับเทคโนโลยีเซลล์แสงอาทิตย์ เช่น การใช้ฟิล์มที่เคลือบด้วยวัสดุนาโนเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการดูดซับแสง
- จุดเด่น ฟิล์มอิเล็กโครมิกช่วยลดความจำเป็นในการใช้ระบบทำความเย็นในสภาพอากาศร้อนของบราซิล และมีศักยภาพในการรวมเข้ากับโครงสร้างอาคารที่มีอยู่
- การใช้งาน ใช้ในอาคารพาณิชย์และที่อยู่อาศัยเพื่อลดค่าใช้จ่ายด้านพลังงาน
- ความท้าทาย ความทนทานของฟิล์มในสภาพอากาศร้อนชื้น และข้อจำกัดด้านสีของฟิล์มอิเล็กโครมิกยังคงเป็นปัญหา
- ที่มา Study on the Potential Use of Electrochromic Materials for Solar Energy Harvest in Brazil Market, Academia.edu
5. ออสเตรเลีย – การพัฒนาฟิล์มบางสำหรับเซลล์แสงอาทิตย์และการใช้งานที่ยืดหยุ่น
ที่ Loughborough University ซึ่งมีการร่วมมือกับมหาวิทยาลัยในออสเตรเลียและแอฟริกา นักวิจัยได้พัฒนา เซลล์แสงอาทิตย์แบบฟิล์มบาง โดยใช้กระบวนการสะสมที่ไม่เป็นพิษและต้นทุนต่ำ เช่น การสะสมสารละลายสำหรับเซลล์แสงอาทิตย์แบบ CIGS (Copper Indium Gallium Selenide) และ CZTS (Copper Zinc Tin Sulfide) เซลล์เหล่านี้มีประสิทธิภาพมากกว่า 12% และมีความยืดหยุ่นสูง แม้ว่าจะยังไม่มีการรวมฟิล์มอิเล็กโครมิกโดยตรง แต่เทคโนโลยีนี้มีศักยภาพในการพัฒนาต่อเพื่อสร้างฟิล์มอัจฉริยะที่รวมการผลิตพลังงานและการควบคุมแสง
- จุดเด่น กระบวนการผลิตที่ปลอดภัยและต้นทุนต่ำ ช่วยให้สามารถขยายการใช้งานไปยังพื้นที่ที่มีโครงสร้างพื้นฐานจำกัด
- การใช้งาน เหมาะสำหรับการรวมเข้ากับอาคาร หรือใช้ในพื้นที่ห่างไกลที่ต้องการพลังงานหมุนเวียน
- ความท้าทาย การเพิ่มประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์และการพัฒนาวัสดุที่ทนทานต่อสภาพแวดล้อม
- ที่มา Solution-grown thin film solar cells, Loughborough University
การเปรียบเทียบฟิล์มอัจฉริยะของ มจธ. กับการวิจัยในต่างประเทศ
ฟิล์มอัจฉริยะจาก มจธ. มีความโดดเด่นในการผสานฟิล์มอิเล็กโครมิกและเซลล์แสงอาทิตย์ในอุปกรณ์ชิ้นเดียว ซึ่งคล้ายกับแนวคิดของ PECD ในสหรัฐอเมริกา อย่างไรก็ตาม มีจุดเด่นและข้อจำกัดที่แตกต่างกัน
- จุดเด่นของฟิล์ม มจธ. เน้นการใช้งานที่เรียบง่ายและติดตั้งง่ายบนกระจกที่มีอยู่ โดยไม่ต้องปรับปรุงโครงสร้างอาคาร การรวมเซลล์แสงอาทิตย์ช่วยให้ฟิล์มทำงานได้โดยไม่ต้องพึ่งพาไฟฟ้าภายนอก และสามารถลดการใช้พลังงานในอาคารได้ถึง 22% ต่อปี
- ข้อจำกัดของฟิล์ม มจธ. ยังอยู่ในขั้นตอนต้นแบบ และอาจเผชิญกับความท้าทายด้านต้นทุนการผลิตและความทนทานในระยะยาว เช่นเดียวกับการวิจัยในต่างประเทศ
- เปรียบเทียบกับต่างประเทศ การวิจัยในสหรัฐอเมริกาและยุโรปมีแนวโน้มมุ่งเน้นไปที่การเพิ่มประสิทธิภาพและลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมผ่านการวิเคราะห์วงจรชีวิต ในขณะที่การวิจัยในบราซิลและออสเตรเลียเน้นการใช้งานในสภาพอากาศที่หลากหลายและการลดต้นทุนการผลิต ฟิล์มของ มจธ. มีความได้เปรียบในแง่ของการออกแบบที่เหมาะสมกับสภาพอากาศร้อนชื้นของประเทศไทย แต่ยังต้องพัฒนาต่อเพื่อแข่งขันในระดับสากล
อนาคตของฟิล์มอัจฉริยะและการอยู่อาศัยอย่างยั่งยืน
ฟิล์มอัจฉริยะเป็นตัวอย่างของนวัตกรรมที่ตอบโจทย์แนวคิด Net Zero Energy ซึ่งมุ่งลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกและการพึ่งพาพลังงานจากเชื้อเพลิงฟอสซิล ด้วยคุณสมบัติที่ผสานความสวยงาม ความสะดวกสบาย และความยั่งยืน ฟิล์มนี้มีศักยภาพในการเปลี่ยนแปลงวิธีการออกแบบและใช้งานอาคารในอนาคต การวิจัยในต่างประเทศ เช่น PECD จากสหรัฐอเมริกา และการพัฒนาเซลล์แสงอาทิตย์แบบยืดหยุ่นจากออสเตรเลีย แสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ในการขยายขอบเขตการใช้งานของเทคโนโลยีนี้ไปสู่ยานพาหนะ อุปกรณ์พกพา และโครงสร้างพื้นฐานอื่นๆ
ในอนาคต หากฟิล์มอัจฉริยะทั้งจาก มจธ. และการวิจัยในต่างประเทศได้รับการพัฒนาให้มีประสิทธิภาพสูงขึ้นและต้นทุนถูกลง อาจกลายเป็นอุปกรณ์มาตรฐานในบ้านและอาคารทั่วไป เช่นเดียวกับเครื่องปรับอากาศหรือหลอดไฟ LED ในปัจจุบัน การต่อยอดเทคโนโลยีนี้ไปสู่การใช้งานในยานพาหนะหรืออุปกรณ์อื่นๆ ก็เป็นไปได้ ซึ่งจะช่วยขับเคลื่อนสังคมสู่ความยั่งยืนมากยิ่งขึ้น
สรุป
“ฟิล์มอัจฉริยะ” จาก มจธ. เป็นนวัตกรรมที่ไม่เพียงแก้ปัญหาบ้านร้อนและลดค่าไฟ แต่ยังแสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ในการใช้พลังงานหมุนเวียนอย่างชาญฉลาด ด้วยการผสานเทคโนโลยีอิเล็กโครมิกและเซลล์แสงอาทิตย์ ฟิล์มนี้ช่วยให้การอยู่อาศัยสะดวกสบาย ประหยัดพลังงาน และเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม การวิจัยในต่างประเทศ เช่น สหรัฐอเมริกา กรีซ บราซิล และออสเตรเลีย ยืนยันถึงศักยภาพของเทคโนโลยีนี้ในระดับสากล โดยมุ่งเน้นการเพิ่มประสิทธิภาพ ลดต้นทุน และขยายการใช้งาน นี่คือก้าวสำคัญสู่การอยู่อาศัยอย่างยั่งยืน ที่ไม่เพียงตอบโจทย์วันนี้ แต่ยังปูทางสู่อนาคตที่ทุกบ้านสามารถผลิตพลังงานใช้เองได้
