เมธี สมสีมี/เพ็ญศิริ นาคทน

มข.สกัดเม็ดสีจากพืชเป็นสารดูดกลืนแสง
ใช้ในเซลล์แสงอาทิตย์...ต่อยอดการพัฒนา

ปัจจุบัน มนุษย์ต้องเผชิญกับวิกฤติพลังงานจากน้ำมันเชื้อเพลิง อย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ ดังนั้น การนำพลังงานจากแสงอาทิตย์มาเป็นพลังงานทดแทน จึงเป็นอีกหนึ่งทางเลือกที่น่าสนใจ แต่ยังมีข้อด้อยประการสำคัญคือ เซลล์แสงอาทิตย์ที่ใช้กันในปัจจุบัน ส่วนใหญ่ต้องใช้เทคโนโลยีชั้นสูงในการผลิต ทำให้ต้นทุนการผลิตกระแสไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์ มีราคาค่อนข้างสูง เมื่อเทียบกับการผลิตกระแสไฟฟ้าจากแหล่งพลังงานอื่น ๆ

เหตุผลดังกล่าว รศ.ดร.วิทยา อมรกิจบำรุง ผู้อำนวยการศูนย์วิจัยนาโนเทคโนโลยี และ นายสมาน แซ่โค้ว นักวิจัยประจำศูนย์วิจัยนาโนฯ พร้อมคณะนักวิจัย มหาวิยาลัยขอน แก่น จึงได้ศึกษาวิจัย เรื่อง “เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดผลึกนาโนเม็ดสีหลายสี” ขึ้นมาให้ดีกว่าเซลล์รุ่นเก่า

รศ.ดร.วิทยา หัวหน้าทีมนักวิจัย อธิบายว่า การพัฒนาเซลล์แสงอาทิตย์ ออกมาหลายรูปแบบ ซึ่งเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดใหม่มีชื่อว่า เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดผลึกนาโนเม็ดสี ที่ถูกคิดค้นขึ้นในปี ค.ศ. 1991 ในประเทศสวิตเซอร์แลนด์ เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดนี้ได้รับความสนใจอย่างมากเนื่องจากมีขั้นตอนและกระบวน การผลิตที่ง่าย อีกทั้งเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม มีหลักการทำงานคล้ายคลึงกับกระบวนการสังเคราะห์แสงของพืช

แต่เนื่องจากว่าโมเลกุลของสีย้อม ที่ใช้นั้นมีส่วนประกอบของโลหะที่มีชื่อว่า รูเทเนียม เป็นธาตุที่มีน้อย และหาได้ยาก ทำให้สีย้อมที่ใช้มีราคาแพงมาก ส่งผลให้ราคาต้นทุนเพิ่มขึ้น นอกจากนั้นเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดนี้ยังมีความเสถียรไม่สูงมากนักทำให้มีอายุ การใช้งานสั้นเมื่อเทียบกับเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดซิลิกอน ซึ่งสามารถใช้งานได้นานถึง 20 ปีเลยทีเดียว ดังนั้นการพัฒนาโดยหลีกเลี่ยงการใช้โลหะรูเทเนียม ในการสังเคราะห์สีย้อม โดยหันมาใช้สีย้อมที่หาได้จากพืชธรรมชาติแทน จะทำให้ต้นทุนการผลิตมีราคาต่ำลง และนอกจากนั้นการทดสอบความคงทน หรือความเสถียรภาพของเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดนี้เป็นเรื่องที่สำคัญ และจำเป็นอย่างมากต่อการพัฒนาให้มีการนำไปใช้ได้จริงในอนาคต

นายสมาน หนึ่งในทีมนักวิจัยเรื่องนี้ กล่าวถึงกระบวนการทดลองว่า ทีมนักวิจัยได้คัดเลือกพืช 4 ชนิด ตัวอย่างเช่น หมากเม่า ดอกดาวเรือง ต้นคริสต์มาส และ สาหร่ายสไปรูไลน่า นำไปสกัดสีโดยการใช้ตัวทำละลายในการสกัด จากนั้นนำสีต่าง ๆ ที่ได้จากพืชทั้ง 4 ชนิด มาวัดค่าการดูดกลืนแสงของสีย้อมด้วยเครื่อง ยูวี-วิสิเบิลสเปกโทรสไกปี โดยสีน้ำเงินอมม่วง ได้จากผลหมากเม่า มีค่าการดูดกลืนแสงระหว่างประมาณ 550-650 นาโนเมตร สีแดงได้จากใบต้นคริสต์มาส มีค่าการดูดกลืนแสงระหว่าง 450-650 นาโนเมตร สีเหลืองได้จากดอกดาวเรือง มีค่าการดูดกลืนแสงระหว่าง 400-500 นาโนเมตร และสีเขียวได้จากสาหร่ายสไปรูไลน่า มีค่าการดูดกลืนแสงที่ 410 นาโนเมตร และ 670 นาโนเมตร จากนั้นนำสีย้อมไปใช้ในการประดิษฐ์เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดผลึกนาโนเม็ดสีหลายสี

หนึ่งในทีมวิจัย เปิดเผยอีกว่า จากผลการวิจัยเบื้องต้นชี้ให้เห็นว่า สารที่เป็นตัวดูดกลืนแสงของพืชสามารถนำมาเป็นตัวดูดกลืนแสงในเซลล์แสง อาทิตย์ชนิดผลึกนาโนเม็ดสีได้ การนำตัวดูดกลืนแสงจากพืชในรูปของคลอโรฟิลล์ หรือเม็ดสีมาเป็นตัวดูดกลืนแสงในเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดผลึกนาโนเม็ดสี จะเป็นแนวทางหนึ่งที่ทำให้ต้นทุนของการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์มีราคาถูกลง อีกทั้งเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดนี้ สามารถสร้างให้มีลักษณะโค้งงอได้ จึงสามารถนำไปใช้งานได้หลากหลายไม่เปลืองพื้นที่ และเนื่องจากประเทศไทยตั้งอยู่ในเขตร้อนชื้น ทำให้พืชพันธุ์มีความหลากหลายทางชีวภาพ สูงมาก จึงเหมาะสมที่จะสกัดเอาคลอโรฟิลล์ หรือเม็ดสีจากพืชมาศึกษา และวิจัยเป็นตัวดูดกลืนแสง เพื่อใช้ประดิษฐ์เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดผลึกนาโนเม็ดสีเป็นอย่างยิ่ง ซึ่งผู้ใดสนใจการวิจัยชิ้นนี้ สามารถ ติดต่อได้ที่ ศูนย์วิจัยนาโนเทคโนโลยีบูรณาการ ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยขอนแก่น ต.ในเมือง อ.เมือง จ.ขอนแก่น โทร. 0-4320-3359 โทรสาร. 0-4320-3359 อีเมล : vittaya@kku.ac.th

ในอนาคตข้างหน้า เซลล์แสงอาทิตย์ จะมีราคาถูกลง นั่นหมายถึงว่า การพัฒนาด้านโซลาร์เซลล์ จะมีมากขึ้น แต่ราคาถูกลง ซึ่งช่วยให้มนุษย์หันมาใช้พลังงานสะอาดกันมากขึ้นด้วยเช่นกัน อีกทั้งยังช่วยประหยัดน้ำมันเชื้อเพลิงในการผลิตกระแสไฟฟ้าได้อีกมากมายเลย ทีเดียว การวิจัยครั้งนี้จึงเป็นการต่อยอดความรู้ในด้านพลังงานทางเลือกได้เป็นอย่างดียิ่ง