บทความวิจัยโดย รศ. ดร.นงลักษณ์ มีทอง และคณะ
ทีมนักวิจัยสาขาฟิสิกส์ มข. เผยไอเดียสุดเจ๋ง แปลงขยะโซล่าร์เซลล์เป็นขั้วไฟฟ้าในแบตเตอรี่ประสิทธิภาพสูง
โซล่าร์เซลล์หรืออุปกรณ์ที่สามารถผันแสงอาทิตย์เป็นกระแสไฟฟ้าที่ใช้ในครัวเรือน ถูกนำมาใช้ในประเทศไทยตลอดระยะ 20 ปีที่ผ่านมา แต่ภายหลังจากหมดอายุการใช้งาน แผงโซล่าร์เซลล์เหล่านี้จะกลายเป็นขยะที่นับวันจะมีจำนวนมากขึ้นเรื่อย ๆ โดยปัจจุบันถูกจัดการด้วยวิธีการฝังกลบเช่นเดียวกับในหลาย ๆ ประเทศ โดยคาดว่าขยะเหล่านี้จะมีมากกว่า 1.55 ล้านตันในอีก 35 ปีข้างหน้า ซึ่งขยะเหล่านี้สามารถนำมาเพิ่มมูลค่าโดยใช้แผ่นซิลิกอนที่อยู่ภายในแผงเหล่านั้นมาสร้างมูลค่าในอุตสาหกรรมแบตเตอรี่ได้ ในงานวิจัยนี้จึงได้พัฒนากระบวนการรีไซเคิลแผงโซล่าร์เซลล์ให้สามารถผลิตเป็นวัสดุที่มีชื่อว่า ซิลิซีน (Silicene) ได้เป็นครั้งแรกของโลก ซึ่งสามารถนำมาไปใช้เป็นขั้วแอโนดในแบตเตอรี่ชนิดลิเทียมไอออน ส่งผลให้ขั้วแอโนดสามารถกักเก็บพลังงานได้มากขึ้น 30 % ที่อัตราการประจุไฟ 1C โดยมีความทนทานต่อการใช้งานแบบ fast charge มากยิ่งขึ้น รวมทั้งมีความปลอดภัยในการใช้งานมากกว่าการใช้วัสดุแกรไฟต์บริสุทธิ์
ทีมนักวิจัยสาขาฟิสิกส์ร่วมกับนักวิจัยจากศูนย์นาโนเทคโนโลยีแห่งชาติ (NANOTEC) พัฒนาและสังเคราะห์วัสดุซิลิซีนจากขยะโซล่าร์เซลล์เพื่อนำมาใช้เป็นขั้วไฟฟ้าในแบตเตอรี่แบบ fast-charge ได้เป็นครั้งแรกของโลก โดยซิลิซีนเป็นวัสดุนาโน 2 มิติ เช่นเดียวกับกราฟีน ซึ่งได้รับความสนใจเป็นอย่างมากในหลากหลายวงการ ทีมนักวิจัยจึงเล็งเห็นศักยภาพของแผ่นซิลิกอนที่อยู่ภายในขยะแผงโซล่าร์เซลล์ในการลอกวัสดุดังกล่าวให้กลายเป็นแผ่นบางลงได้ด้วยกระบวนการ Delithiation และ Exfoliation ที่ทีมนักวิจัยได้ออกแบบทำให้สามารถสังเคราะห์วัสดุซิลิซีนที่มีความบางมากในระดับ 2-3 นาโนเมตร โดยซีลิซีนที่สังเคราะห์ได้มีโครงสร้างเป็นแผ่นบางซ้อนกันหลายชั้น เมื่อนำไปใช้ร่วมกับวัสดุแกรไฟต์เพื่อใช้ทำเป็นขั้วแอโนด พบว่าแผ่นซิลิซีนสามารถประกบเข้ากับแกรไฟต์ได้เป็นอย่างดี ส่งผลให้ไอออนและอิเล็กตรอนซึ่งถือเป็นหัวใจหลักสำคัญในการกักเก็บพลังงานไฟฟ้าสามารถเคลื่อนที่ไปมาได้เป็นอย่างดี และสามารถรักษาเสถียรภาพของโครงสร้างวัสดุเอาไว้ได้แม้จะถูกใช้งานที่เงื่อนไขการอัดประจุไฟที่สูง
คลิกเพื่ออ่านบทความวิจัยฉบับเต็ม
