การศึกษาการเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตกระแสไฟฟ้าของเซลล์แสงอาทิตย์สีย้อมไวแสงจากสารสกัดแอนโทไซยานิน
- ชื่อนักเรียนผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์
ปวริศล์ ไชยดีศรีประพันธ์, ชินกฤต สอนตา
- อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์
จิราภา ยอดเพชร
- โรงเรียนที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์
- ปีที่จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์
บทคัดย่อโครงงานวิทยาศาสตร์
ในปัจจุบัน พลังงานถือเป็นสิ่งที่สำคัญอย่างมากต่อการใช้ชีวิตประจำวัน เช่นการใช้พลังงานจากการเผาไหม้ในการขับเคลื่อนเครื่องจักรที่ได้มาจากเชื้อเพลิง การใช้พลังงานไฟฟ้าตามอาคารบ้านเรือนหรือเครื่องใช้ไฟฟ้า ซึ่งส่วนใหญ่ในขั้นตอนการผลิตนั้นเป็นทรัพยากรที่มีอยู่อย่างจำกัดและอาจหมดไปจากโลกของเราในอนาคต ทำให้มีการตระหนักถึงการใช้ทรัพยากรที่มีอยู่อย่างจำกัดนี้ รวมถึงมีการคิดค้นระบบพลังงานทดแทน และพลังงานทดแทนที่มีการประดิษฐ์และนำมาใช้อย่างแพร่หลายในปัจจุบันคือเซลล์แสงอาทิตย์ เซลล์แสงอาทิตย์เป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าซึ่งทำหน้าที่แปลงพลังงานแสง หรือโฟตอนให้เป็นพลังงานไฟฟ้าโดยตรง ด้วยปรากฏการณ์โฟโตโวลเทอิก ซึ่งเซลล์แสงอาทิตย์นั้นมีหลากหลายชนิด ที่ใช้ในปัจจุบันคือเซลล์แสงอาทิตย์ที่ผลิตโดยใช้เทคโนโลยีซิลิคอน ใช้สารกึ่งตัวนำซิลิกอนแบบผลึกเป็นสารอนินทรีย์ ซึ่งมีกระบวนการผลิตที่ซับซ้อน และมีราคาแพง โดยในภายหลังได้มีการพัฒนามาใช้สารอินทรีย์มา และสีที่สกัดจากธรรมชาติมาเป็นส่วนประกอบในการทำเซลล์แสงอาทิตย์ สีย้อมไวแสง โดยเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดสีย้อมไวแสงเป็นอุปกรณ์สำหรับการใช้พลังงานจากแสงอาทิตย์มาเปลี่ยนให้เป็นกระแสไฟฟ้า ผ่านการถ่ายเทพลังงานของอิเล็กตรอนจากโมเลกุลของสีย้อมไวแสง ซึ่งถูกกระตุ้นจากสถานะพื้นไปที่สถานะกระตุ้นโดยแสงที่มากระทบ แล้วเคลื่อนที่ผ่านสารกึ่งตัวนำที่มีชั้นระดับพลังงานที่สามารถรับอิเล็กตรอนได้ ซึ่งนิยมใช้ไทเทเนียมไดออกไซด์(TiO2)ที่มีรูพรุน เป็นทั้งตัวส่งผ่านอิเล็กตรอน และตัวยึดเกาะโมเลกุลสารสี
ทางคณะผู้จัดทำจึงมีแนวคิดที่จะประดิษฐ์เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดสีย้อมไวแสง ด้วยข้าวโพดสีม่วง องุ่นแดง และทับทิม ซึ่งมีแอนโทไซยานิน (anthocyanin)เป็นรงควัตถุที่มีหมู่ไฮดรอกซิลมาก ซึ่งสามารถยึดเกาะอนุภาค ไทเทเนียมไดออกไซด์(TiO2 )ได้ดี (สารเคมีที่มีประโยชน์จากผักผลไม้ที่มีสีม่วงและสีน้ำเงิน(2556)) สามารถหาได้ง่าย และมีอยู่มาก มาเป็นส่วนประกอบในการประดิษฐ์เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดสีย้อมไวแสง โดยศึกษาสีย้อมจากธรรมชาติที่สกัดจากพืชที่มีแอนโทไซยานิน (anthocyanin)มากที่สุดจากข้าวโพดสีม่วง องุ่นแดง และทับทิม และค่า pH ที่ทำให้ประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดสีย้อมไวแสงดีที่สุดจาก pH 1,3,5,7,9 เนื่องจากค่ากำลังไฟฟ้าสูงสุดลดลงเมื่อ pH เพิ่มขึ้น (เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดสีย้อมไวแสงใช้สารสกัดกะหล่ำปลีม่วง(2555)) และอุณหภูมิในการชั้นเผาฟิล์มที่ทำให้ประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดสีย้อมไวแสงดีที่สุดจากอุณหภูมิ 350, 450 และ 550 องศาเซลเซียส ในเวลา 2 ชั่วโมง
เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดสีย้อมไวแสงจากการใช้สารสกัดจากพืชที่มีแอนโทไซยานินสูง ค่า pH ที่เหมาะสม หาได้ง่าย และมีอยู่มากในท้องตลาด เป็นที่เซลล์แสงอาทิตย์สามารถลดต้นทุน และกระบวนการให้ซับซ้อนลดได้ อีกทั้งยังไม่ส่งผลกระทบเชิงลบต่อผู้ใช่ และสิ่งแวดล้อม อีกทั้งยังสามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้