ญี่ปุ่นล้ำ รุกพัฒนาเทคโนโลยี PSC โซลาร์เซลล์แบบบาง เบา ยืดหยุ่น

โอซาก้า เอ็กซ์โป 2025 กลายเป็นจุดเริ่มต้นของการเปลี่ยนโฉมพลังงานแสงอาทิตย์ เมื่อญี่ปุ่นเปิดตัวแผงโซลาร์เซลล์ชนิดใหม่ซึ่งทั้งบาง เบา และยังยืดหยุ่นได้ ที่สำคัญยังติดตั้งได้ง่ายบนพื้นผิวหลากหลาย (รวมถึงพื้นที่ที่ไม่สามารถติดตั้งแผงแบบแข็งได้) โดยมีเป้าหมายไม่เพียงแต่เพิ่มกำลังการผลิตพลังงานสะอาด แต่ยังตอบโจทย์ด้านความยั่งยืนในระยะยาว

 

กล่าวได้ว่า ญี่ปุ่นกำลังเดินหน้าอย่างจริงจังในการปฏิวัติวงการพลังงานแสงอาทิตย์ ด้วยเทคโนโลยีแผงโซลาร์เซลล์รุ่นใหม่ที่เรียกว่า “เพอรอฟสไกต์” (Perovskite Solar Cells – PSCs) ซึ่งกำลังได้รับความสนใจอย่างสูงในระดับโลก ด้วยคุณสมบัติที่แตกต่างจากแผงซิลิคอนแบบดั้งเดิม ไม่ว่าจะเป็นน้ำหนักเบา ความบางระดับไม่ถึงมิลลิเมตร และความสามารถในการยืดหยุ่นที่เหนือกว่า ทำให้สามารถติดตั้งได้บนพื้นผิวหลากหลาย ตั้งแต่ผนังอาคาร หน้าต่าง กระจกโค้ง หลังคารถยนต์ ไปจนถึงเสาไฟฟ้าหรือสิ่งปลูกสร้างที่ไม่สามารถติดตั้งแผงแข็งได้

 

หนึ่งในเทคโนโลยีหลักของ PSC คือการพิมพ์หรือเคลือบสารประกอบอย่าง ไอโอดีนและตะกั่วลงบนพื้นผิวบาง เช่น ฟิล์มหรือแผ่นพลาสติก ด้วยกระบวนการที่คล้ายการพิมพ์กระดาษ ทำให้ต้นทุนการผลิตสามารถลดลงได้มากในอนาคต และเหมาะสำหรับการผลิตในระดับอุตสาหกรรมแบบต่อเนื่อง (roll-to-roll production)

 

ในเชิงประสิทธิภาพ ปัจจุบัน PSC ที่พัฒนาภายใต้ห้องทดลองมีค่าประสิทธิภาพการแปลงพลังงานแสงเป็นไฟฟ้า (conversion efficiency) สูงถึง 25.7% และในบางกรณี เช่น การผสานกับแผงซิลิคอนแบบ tandem ยังสามารถทำสถิติสูงกว่า 29% ซึ่งถือเป็นหนึ่งในเทคโนโลยีที่มีอัตราการพัฒนาเร็วที่สุดในรอบ 10 ปีที่ผ่านมา

 

 

รัฐบาลญี่ปุ่นโดยกระทรวงเศรษฐกิจ การค้า และอุตสาหกรรม (METI) ได้ตั้งเป้าหมายอย่างชัดเจนว่าจะผลักดันการติดตั้งแผง PSC ให้ได้ถึง 20 กิกะวัตต์ภายในปี 2040 ซึ่งเทียบเท่ากับโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ขนาดใหญ่ถึง 20 แห่ง นอกจากนี้ยังได้จัดสรรงบประมาณรวมกว่า 1.5 พันล้านดอลลาร์สหรัฐให้กับบริษัทผู้พัฒนาเทคโนโลยี เช่น Sekisui Chemical, Toshiba และ Ricoh เพื่อเร่งสร้างโรงงานผลิตและระบบต้นแบบภายในช่วงปี 2025–2027

 

Sekisui Chemical ถือเป็นผู้นำในด้านการพัฒนา PSC เชิงพาณิชย์ โดยได้รับเงินสนับสนุนกว่า 157 พันล้านเยนจากรัฐบาล เพื่อสร้างโรงงานกำลังผลิต 100 เมกะวัตต์ภายในปี 2027 และตั้งเป้าขยายกำลังการผลิตเป็นระดับกิกะวัตต์ภายในปี 2030 ซึ่งจะเพียงพอรองรับการใช้พลังงานของบ้านเรือนหลายหมื่นหลัง

 

เมื่อเปรียบเทียบกับแผงซิลิคอนทั่วไป แผง PSC มีน้ำหนักเพียงหนึ่งในสิบ และสามารถติดตั้งได้แม้ในพื้นที่ที่มีข้อจำกัดทางโครงสร้าง อีกทั้งยังช่วยลดภาระเรื่องต้นทุนโครงสร้างรองรับ เหมาะกับอาคารเก่า อาคารประวัติศาสตร์ หรือสิ่งก่อสร้างเบา เช่น โรงเรียนในพื้นที่ห่างไกล และแม้แต่บนผิววัสดุที่โค้งหรือลาดเอียงอย่างหลังคารถยนต์และรถโดยสารไฟฟ้า

 

 

ในด้านสิ่งแวดล้อม PSC ยังมีศักยภาพในการลด carbon footprint ของแผงพลังงานแสงอาทิตย์อย่างมีนัยสำคัญ เนื่องจากใช้พลังงานน้อยกว่าในกระบวนการผลิต และสามารถรีไซเคิลได้ง่ายกว่าในบางรูปแบบ ถึงแม้ว่าจะยังมีประเด็นด้านความทนทานและการจัดการสารตะกั่วที่อยู่ระหว่างการวิจัยเพิ่มเติม

 

สถิติล่าสุดในปี 2023 ระบุว่าญี่ปุ่นมีความจุติดตั้งพลังงานแสงอาทิตย์รวมประมาณ 87 กิกะวัตต์ ซึ่งคิดเป็นราว 10.8% ของการผลิตไฟฟ้าทั้งประเทศ โดยมีแผนจะเพิ่มขึ้นเป็น 150–180 กิกะวัตต์ภายในปี 2030 และมีเป้าหมายให้พลังงานหมุนเวียนโดยรวม (รวมลม ชีวมวล ฯลฯ) เพิ่มเป็นสัดส่วน 36–38% ของระบบพลังงานประเทศในช่วงเดียวกัน

 

เทคโนโลยี PSC จึงถูกมองว่าเป็นตัวเปลี่ยนเกมสำหรับญี่ปุ่นและทั่วโลก ในการเร่งเปลี่ยนผ่านสู่พลังงานสะอาดที่ยืดหยุ่น ติดตั้งง่าย และสามารถเข้าถึงได้ในวงกว้าง ไม่จำกัดอยู่แค่ในฟาร์มโซลาร์บนพื้นดินขนาดใหญ่ แต่กระจายอยู่ในชีวิตประจำวัน ตั้งแต่ในเมืองใหญ่ไปจนถึงหมู่บ้านห่างไกล

 

ด้วยการสนับสนุนอย่างจริงจังทั้งในเชิงนโยบาย วิจัย และการผลิต ญี่ปุ่นอาจกลายเป็นผู้นำระดับโลกในเทคโนโลยีแผงโซลาร์เซลล์รุ่นใหม่ และเปิดโอกาสให้พลังงานสะอาดกลายเป็นเรื่อง “ใกล้ตัว” มากยิ่งขึ้นในอนาคตอันใกล้

 

 

วิธีติดตั้ง PSC บนผนังอาคาร หน้าต่าง หรือกระจกโค้งต่าง ๆ ได้กลายเป็นจุดเปลี่ยนสำคัญ

 

แผง PSC แบบใหม่นี้บางเพียง 0.5-1 มม. น้ำหนักเบากว่าแผงซิลิคอนดั้งเดิมถึง 90% และผลิตโดยการ “พิมพ์” สารประกอบ เช่น ตะกั่วและไอโอดีน ลงบนฟิล์มหรือกระจก ซึ่งใช้พลังงานและวัตถุดิบน้อยกว่ามากในกระบวนการผลิต ทำให้ PSC เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมตั้งแต่ต้นทาง (low embodied energy) และสามารถติดตั้งในพื้นที่จำกัด 

 

เนื่องจากเมืองใหญ่ของญี่ปุ่นมีที่ราบน้อยกว่า 30% ของพื้นที่ทั้งหมด โดย PSC สามารถแปะบนพื้นผิวแนวตั้ง หรือพื้นผิวที่ไม่รองรับแผงแข็งได้ง่ายมาก ทำให้เมืองใหญ่เช่น โตเกียวหรือโอซาก้า เป็นสนามทดลองสำคัญของการนำไปติดตั้งจริง

 

อย่างไรก็ตาม ยังมีความท้าทายที่ต้องแก้ไข เช่น อายุการใช้งานยังสั้นกว่าแผงซิลิคอน (ประมาณ 10–20 ปีเทียบกับ 30 ปี), ปัญหาการเสื่อมของตะกั่วที่ต้องควบคุม และต้นทุนเริ่มต้นที่ยังสูงกว่าเซลซิลิคอนถึง 3–4 เท่าในช่วงแรก แม้ว่าเมื่อผลิตในระดับ 1 GW แล้ว ราคาจะลดลงใกล้เคียงกับซิลิคอนได้

บริษัทอื่นที่ร่วมพัฒนาเทคโนโลยีนี้ได้แก่ Panasonic และ Kaneka โดยมุ่งผสาน PSC เข้ากับกระจกอาคาร (solar window glass), หลังคารถยนต์ หรือวัสดุแข็งอื่น ๆ เพื่อสร้างแหล่งผลิตไฟในตัวสิ่งก่อสร้าง (building-integrated photovoltaics หรือ BIPV)

 

นักวิชาการ เช่น Hiroshi Segawa จาก University of Tokyo กล่าวว่า PSC ไม่ได้มาแทนที่ซิลิคอน แต่ควรมุ่งสร้างระบบไฮบริดร่วมกัน เพื่อเร่งเพิ่มการรับใช้พลังงานหมุนเวียน และหากญี่ปุ่นประสบความสำเร็จ โมเดลนี้อาจถูกส่งออกไปยังประเทศอื่นได้ในเวลาอันใกล้