เปิดประตูสู่การสร้างนวัตกรรมวัสดุใหม่ เจาะลึกเบื้องหลัง 2 นักวิจัยไทย ผู้คิดค้นเทคนิคการทำโซลาร์เซลล์แบบใหม่ของโลก

ปฏิเสธไม่ได้เลยว่าพลังงานเป็นสิ่งที่สำคัญ และจำเป็นกับการดำรงชีวิตของมนุษย์เป็นอย่างมาก พลังงานผลิตได้จากหลายแหล่ง ทั้งพลังงานจากฟอสซิล เช่น น้ำมัน ก๊าซธรรมชาติ ที่เรารู้จักกันดี และพลังงานทดแทนอย่างพลังงานจากลม น้ำ หรือ พลังงานจากแสงอาทิตย์ ที่เป็นพลังงานสะอาดซึ่งมีผลกระทบต่อชีวิตและทรัพย์สินมนุษย์น้อยที่สุด

เมื่อไม่นานมานี้ ได้มีการแถลงข่าวที่ประเทศสหรัฐอเมริกา เกี่ยวกับกระบวนการสร้างโซลาร์เซลล์แบบใหม่ โดยสามารถควบคุมการสร้างเพอร์รอฟสไกท์ (perovskite) ซึ่งเป็นชั้นดูดซับกักเก็บและเปลี่ยนพลังงาน แบบหลายชั้นต่อกันได้เป็นครั้งแรกของโลก คิดค้นโดย 2 นักวิจัยไทย กช อามระดิษฐ์ บัณฑิตสาขาวัสดุศาสตร์และวิศวกรรมนาโน และอาจารย์ที่ปรึกษา ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.พงศกร กาญจนบุษย์ อาจารย์ประจำกลุ่มสาขาวิชาวัสดุศาสตร์และนวัตกรรมวัสดุ

เทคนิคการทำโซลาร์เซลล์แบบใหม่ของโลก ความใหม่ที่ว่านี้คืออะไร

ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.พงศกร กาญจนบุษย์ และ กช อามระดิษฐ์ เล่าถึงความพิเศษของเทคนิคการทำโซลาร์เซลล์แบบหลายชั้น และสิ่งที่แตกต่างจากเทคนิคการทำโซลาร์เซลล์แบบเดิมว่า การสร้างโซลาร์เซลล์แบบใหม่นี้ ใช้วิธีการสเปรย์ (spray) สารกึ่งตัวนำลงไปบนกระจก ซึ่งมีความพิเศษที่ทำให้สารแห้งอย่างรวดเร็ว ทำให้เราสามารถควบคุมการเกาะตัว รวมถึงความหนาของสารกึ่งตัวนำที่ทำหน้าที่ดูดกลืนแสงและเก็บพลังงานได้ สามารถทำได้กับกระจกทั้งแผ่นเล็กและใหญ่ เป็นการเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตและเก็บไฟฟ้าของโซลาร์เซลล์โดยตรง และที่สำคัญคือวิธีการสเปรย์ช่วยให้สารในชั้นแรกไม่ถูกรบกวนหรือเสื่อมประสิทธิภาพจากสารชั้นต่อไป ซึ่งตรงนี้เป็นข้อแตกต่างอย่างชัดเจนจากวิธีการเดิมอย่างวิธีการสปิน (spin) และการพิมพ์ (printing)

ต้องใช้องค์ความรู้อะไรในการพัฒนาเทคนิคนี้บ้าง

นักวิจัยทั้งสองเผยถึงองค์ความรู้ที่ใช้ในการพัฒนาเทคนิคนี้ว่าต้องอาศัยองค์ความรู้ทางด้านวัสดุศาสตร์และวิศวกรรมนาโน เช่น อัตราการระเหยของสาร อัตราความร้อน คุณสมบัติของสาร ประกอบกับการวิเคราะห์ที่ถูกต้อง และการวัดประสิทธิภาพร่วมด้วย ซึ่งมีการสอนในหลักสูตรวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมนาโน ระดับปริญญาตรี ของคณะวิทยาศาสตร์ ซึ่งเน้นทั้งด้านวิชาการและสนับสนุนการต่อยอดงานวิจัยเป็นธุรกิจ พร้อมทั้งให้ข้อมูลเพิ่มเติมที่น่าสนใจเกี่ยวกับโอกาสของผู้ที่เรียนด้านวัสดุศาสตร์และวิศวกรรมนาโนว่าเป็นที่ต้องการของตลาดแรงงานในภาคอุตสาหกรรมทั่วโลกไม่เฉพาะในประเทศไทยเท่านั้น

เทคนิคนี้สามารถนำไปประยุกต์ใช้กับอะไรได้บ้าง

ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.พงศกร เล่าถึงประโยชน์และการประยุกต์ใช้เทคนิคการสร้างโซลาร์เซลล์แบบใหม่ว่า เนื่องจากสารที่เราใช้ในการสเปรย์ขึ้นรูปแต่ละชั้นเป็นสารกึ่งตัวนำ ซึ่งนอกจากจะใช้ในการผลิตโซลาร์เซลล์แล้วยังใช้ผลิต แอลอีดี เซนเซอร์ ไมโครชิป ฯลฯ การที่เราสามารถขึ้นรูปสารกึ่งตัวนำได้หลายชั้นจึงเป็นการเปิดประตูสู่การพัฒนาอุปกรณ์อเล็กทรอนิกส์อื่น ๆ ด้วย

กว่าจะสำเร็จเป็นเทคนิคใหม่ นักวิจัยได้เรียนรู้อะไรระหว่างทางบ้าง

กช เล่าถึงอุปสรรคและสิ่งที่ได้เรียนรู้ระหว่างการค้นคว้าเทคนิคนี้ ว่ากว่าจะสำเร็จ ต้องใช้ทั้งความรู้ที่เรียนมา รวมถึงทักษะในการซ่อมแซมเครื่องมือให้กลับมาใช้งานได้ สามารถทำการทดลองได้ถูกต้องและตรวจสอบได้ เพื่อให้ทำซ้ำแล้วได้ผลที่สม่ำเสมอด้วย นอกจากนั้น ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.พงศกร เสริมเกี่ยวกับมุมมองการวิจัยเพื่อสร้างนวัตกรรมใหม่ ๆ ให้สำเร็จว่าการคิดค้นนวัตกรรมดี ๆ ให้สำเร็จได้นั้น ก็เหมือนกับการคลำทางออกในห้องมืด ต้องอาศัยทั้งความขยันและตั้งใจของนักศึกษา วิสัยทัศน์ของอาจารย์ที่ปรึกษา ประสิทธิภาพของอุปกรณ์เครื่องใช้ต่าง ๆ และที่สำคัญคือทำการวิจัยอย่างมีเป้าหมาย โดยมีหลักการทางวิทยาศาสตร์เป็นโคมไฟส่องแสงสว่าง และบางครั้ง ความสำเร็จนั้นก็ขึ้นอยู่กับจังหวะเวลาที่เหมาะสมด้วย ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.พงศกร กาญจนบุษย์ กล่าว

การพัฒนาต่อยอดสู่นวัตกรรมในอนาคต

การที่เราเป็นผู้คิดค้นการสร้างเทคนิคใหม่ของโลก ทำให้เราได้เปรียบในการพัฒนาต่อยอด ซึ่งเราตั้งเป้าไว้ว่าต่อไปจะนำเทคนิคนี้ไปใช้ต่อยอดเป็นนวัตกรรมในอนาคตที่ทำให้โลกเราดีขึ้น และเพิ่มขีดความสามารถในการผลิตอิเล็กทรอนิกส์ของไทยให้สามารถแข่งขันกับนานาประเทศบนเวทีโลกได้อย่างภาคภูมิใจ ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.พงศกร กล่าว

ความสำคัญของวัสดุศาสตร์กับการสร้างนวัตกรรมใหม่สู่สังคม

วัสดุศาสตร์และการสร้างนวัตกรรมใหม่ก็เหมือนกับการทำอาหาร ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.พงศกร เปรียบเทียบความสำคัญของวัสดุศาสตร์กับการสร้างนวัตกรรมใหม่สู่สังคมให้เห็นภาพอย่างชัดเจนว่า การสร้างนวัตกรรมวัสดุใหม่ ๆ ขึ้นมาก็เหมือนกับการทำอาหาร วัสดุต่าง ๆ เทียบกับ หมู เห็ด เป็ด ไก่ วิธีการผลิตเปรียบเป็นวิธีการต่าง ๆ ที่ใช้ในการปรุงอาหารแต่ละอย่าง ผลิตภัณฑ์หรือนวัตกรรมทีได้เป็น อาหารจานต่าง ๆ การวัดเพื่อตรวจสอบวิเคราะห์คุณสมบัติ เป็นการชิมนั้นเอง

การจะสร้างนวัตกรรมวัสดุใหม่ ๆ ก็เหมือนการสร้างสรรค์อาหารจานใหม่ขึ้นมา อาจจะทำได้ด้วยการทดลองใช้วัตถุดิบใหม่ ๆ การคิดค้นวิธีการปรุง กระบวนการแบบใหม่ หรือปรับวิธีการปรุงแบบเดิมให้ดีขึ้นก็ได้ ซึ่งงานวิจัยเทคนิคการทำโซลาร์เซลล์แบบใหม่นี้จัดเป็นการคิดค้นวิธีการปรุงนวัตกรรมแบบใหม่ ซึ่งยกระดับการพัฒนาวัสดุขึ้นไปอีกขั้น วัสดุเบาขึ้นได้เรื่อย ๆ ดีขึ้นได้เรื่อย ๆ งานทางด้านวัสดุศาสตร์ยังมีอะไรที่น่าค้นหาอีกมาก และโลกของเรายังต้องพัฒนาทางด้านวัสดุอีกมากเช่นกัน ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.พงศกร กล่าวทิ้งท้าย

สัมภาษณ์และเขียนข่าวโดย : นางสาวปัณณพร แซ่แพ
ตรวจสอบโดย: ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.พงศกร กาญจนบุษย์
ภาพกิจกรรม: ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.พงศกร กาญจนบุษย์
เว็บมาสเตอร์: นางสาวนุชสรา บุญครอง