อุปกรณ์ไฮบริดเซลล์สุริยะ/เทอร์โมอิเล็กทริกสำหรับการใช้พลังงานแสงอาทิตย์อย่างมีประสิทธิภาพ

Abstract

ในงานวิจัยที่ผ่านมามีแนวความคิดสร้างอุปกรณ์ร่วมระหว่างเซลล์สุริยะและเทอร์โมอิเล็กทริกเพื่อใช้แปลงพลังงานจากแสงและความร้อนที่ได้จากดวงอาทิตย์มาผลิตไฟฟ้าได้ในเวลาเดียวกัน อย่างไรก็ตาม อุปกรณ์ร่วมดังกล่าวผลิตจากวัสดุมีที่มีโลหะหนักและเป็นพิษต่อสิ่งแวดล้อม ดังนั้น ในงานวิจัยนี้จึงได้ศึกษาสมบัติทางเทอร์โมอิเล็กทริกของพอลิเมอร์ที่มีหมู่ฟังก์ชั่นชนิดพอลิ(3,4เอททีลีนไดออกซีไทโอฟีน):พอลิ(สไตรีนซัลโฟเนต) (PEDOT:PSS) เพื่อนำมาใช้เป็นวัสดุเทอร์โมอิเล็กทริกทดแทนวัสดุที่เป็นพิษดังกล่าวข้างต้น จากผลการทดสอบเบื้องต้น พบว่า สภาพนำไฟฟ้าของ PEDOT:PSS เมื่อเติมสารเจือชนิดเอททีลีนไกลคอล (EG) เพิ่มขึ้นเมื่อปริมาณร้อยละของ EG เพิ่มสูงขึ้น ในขณะที่สัมประสิทธิ์ซีเบกมีค่าคงที่และมีค่าเพิ่มขึ้นเป็น 20.0±0.1 μV/K เมื่อเติมสารเจือชนิดไฮดราซีนไฮเดรต ร้อยละ 1.58 โดยน้ำหนัก อย่างไรก็ตาม สภาพนำไฟฟ้าของ PEDOT:PSS เจือด้วย EG ร้อยละ 48 โดยน้ำหนักมีค่าลดลงอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเติมสารเจือชนิดไฮดราซีนไฮเดรต เมื่อพิจารณาผลของแฟกเตอร์กำลังไฟฟ้ามีค่าสูงสุดที่ 4.38±0.40 µW/m∙K2 เมื่อเติมสารเจือ EG ร้อยละ 48 โดยน้ำหนักและปราศจากการเจือด้วยสารเจือชนิดไฮดราซีนไฮเดรต ผลการนำสารละลาย PEDOT:PSS ที่ผ่านการปรับปรุงสมบัติทางเทอร์โมอิเล็กทริกมาขึ้นรูปเป็นวัสดุเทอร์โมอิเล็กทริกเพื่อใช้ในอุปกรณ์ร่วมเซลล์สุริยะ/เทอร์โมอิเล็กทริก พบว่า อุปกรณ์ร่วมเซลล์สุริยะ/เทอร์โมอิเล็กทริกสามารถผลิตกำลังไฟฟ้าได้มากกว่าเซลล์สุริยะเดี่ยวได้ถึง ร้อยละ 15 ที่ผลต่างอุณหภูมิ 35 องศาเซลเซียสระหว่างฝั่งด้านร้อนและด้านเย็นของเทอร์โมอิเล็กทริก ผลงานวิจัยที่ได้สามารถใช้เป็นพื้นฐานเพื่อต่อยอดแนวคิดสำหรับการพัฒนาอุปกรณ์ร่วมเซลล์สุริยะ/เทอร์โมอิเล็กทริก สำหรับการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์อย่างมีประสิทธิผลโดยใช้วัสดุเทอร์โมอิเล็กทริกฐานพอลิเมอร์ที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม