การประดิษฐ์เซลล์เเสงอาทิตย์ชนิดสีย้อมไวเเสงโดยใช้เเอนโธไซยานินที่สกัดจากพืชในท้องถิ่น

ชื่อนักเรียนผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

นวรัตน์ การินทร์รัตน์, ปรีชญาพร ใจเกิด, วาโกะ ฟุรุฮาชิ

อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์

หทัยกาญจน์ ทองมูล, ณัฏฐ์ ชัยชนะวิรุฬห์

โรงเรียนที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์

โรงเรียนสามัคคีวิทยาคม

ปีที่จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

พ.ศ. 2563

บทคัดย่อโครงงานวิทยาศาสตร์

พลังงานไฟฟ้าเป็นปัจจัยพื้นฐานที่สำคัญอย่างยิ่งต่อการพัฒนาประเทศ และมีการใช้พลังงานไฟฟ้าอย่างมหาศาล จึงจำเป็นต้องผลิตพลังงานไฟฟ้าจากแหล่งพลังงานต่าง ๆ เพื่อให้เพียงพอต่อความต้องการของมนุษย์ที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ในหลายประเทศจึงได้แสวงหาพลังงานทางเลือกใหม่ที่มาจากแหล่งพลังงานหมุนเวียนในธรรมชาติมาทดแทน โดยเฉพาะพลังงานแสงอาทิตย์ที่สำคัญอย่างยิ่งและไม่สามารถมองข้ามได้ ซึ่งในการนำพลังงานแสงอาทิตย์มาใช้งานนั้น จำเป็นต้องมีอุปกรณ์ในการเปลี่ยนรูปแบบพลังงานจากพลังงานแสงอาทิตย์ เป็นพลังงานไฟฟ้า นั่นก็คือ เซลล์แสงอาทิตย์

เซลล์แสงอาทิตย์โดยทั่วไปเป็นแบบซิลิกอนซึ่งมีราคาสูง ทำให้ต้นทุนในการผลิตในประเทศไทยมีราคาสูงมาก เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดสีย้อมไวแสง (Dye-sentized solar cell; DSSC) เป็นเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดหนึ่งที่มีจุดเด่นที่น่าสนใจ กล่าวคือ ใช้หลักการเลียนแบบการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืชที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ และต้นทุนในการผลิตมีราคาต่ำ ส่วนประกอบที่สำคัญของเซลล์ แสงอาทิตย์ชนิดสีย้อมไวแสง ได้แก่ โมเลกุลสีย้อม ชั้นอนุภาคสารกึ่งตัวนำ ขั้วไฟฟ้าโปร่งแสง และสารละลายอิเล็กโทรไลท์ เมื่อแสงอาทิตย์ส่องผ่านมากระทบกับโมเลกุลสีย้อมที่ยึดเกาะกับอนุภาคสารกึ่งตัวนำ อิเล็กตรอนในโมเลกุลของสีย้อมจะถูกกระตุ้นให้อยู่ในสภาวะกระตุ้น จากนั้นจะส่งอิเล็กตรอนผ่านวงจรไฟฟ้า ทำให้สามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้ จากหลักการข้างต้น จะเห็นได้ว่าโมเลกุลสีย้อมเป็นส่วนประกอบที่สำคัญมาก

แอนโธไซยานิน เป็นสารรงควัตถุในพืชที่ให้สีแดง ม่วง และน้ำเงิน มีคุณสมบัติในการยึดเกาะอนุภาคสารกึ่งตัวนำได้ดี ด้วยเหตุนี้ คณะผู้จัดทำจึงสนใจที่จะศึกษาการสกัดแอนโธไซยานิน จากพืชในท้องถิ่น ได้แก่ มะเกี๋ยง (Cleistocalyx nervosum var. paniala.) อัญชัน (Clitoria ternatea) และข้าวก่ำล้านนา (Oryza sativa var. glutinosa.) ที่มีอยู่ในบริเวณภาคเหนือตอนบน ของประเทศไทย และนำแอนโธไซยานินเหล่านั้นไปวิเคราะห์ค่าการดูดกลืนแสง (Absorbance) ด้วย ยูวี-วิสิเบิล สเปกโทรโฟโตมิเตอร์ (UV - Visible Spectrophotometer) จากนั้นนำไปประดิษฐ์เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดสีย้อมไวแสง เพื่อลดการใช้พลังงานสิ้นเปลือง และเป็นประโยชน์ต่อการพัฒนาเซลล์แสงอาทิตย์ต่อไป