นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยยูนนาน ประเทศจีน พัฒนาเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดเพอรอฟสไกต์ที่ออกแบบให้ทำงานใต้น้ำได้ โดยทดสอบจริงในทะเลจีนใต้ที่ความลึก 2, 6 และ 10 เมตร สามารถผลิตไฟฟ้าได้สูงสุด 324 mWh ที่ระดับ 10 เมตรภายในเวลา 2 ชั่วโมง และใช้พลังงานดังกล่าวชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนและจ่ายไฟให้ LED ได้สำเร็จ งานวิจัยได้รับการตีพิมพ์ในวารสารวิทยาศาสตร์ Joule เมื่อวันที่ 11 กันยายน 2026
ในบทความนี้
เปลี่ยนเพอรอฟสไกต์ให้ทำงานใต้น้ำ
ความท้าทายสำคัญของการนำโซลาร์เซลล์ไปใช้งานใต้ทะเลคือ น้ำสามารถดูดซับแสงอาทิตย์ได้อย่างมาก โดยเฉพาะแสงช่วงความยาวคลื่นที่ยาวกว่า ทำให้เมื่อแสงเดินทางลงไปในน้ำ สเปกตรัมของแสงที่เหลืออยู่แตกต่างจากแสงบนพื้นผิวอย่างชัดเจน
นักวิจัยจึงไม่ได้ใช้เซลล์แสงอาทิตย์แบบซิลิคอนทั่วไป แต่เลือกใช้ เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดเพอรอฟสไกต์แบบ Wide-bandgap ซึ่งสามารถปรับคุณสมบัติของวัสดุให้เหมาะกับช่วงคลื่นแสงที่ยังสามารถทะลุผ่านน้ำลงไปได้
เซลล์ที่พัฒนาขึ้นมีค่า Bandgap ประมาณ 1.96 eV และออกแบบให้เหมาะกับสเปกตรัมแสงใต้น้ำช่วงประมาณ 5–10 เมตร ซึ่งส่วนใหญ่เป็นแสงสีน้ำเงินและสีเขียวในช่วงประมาณ 400–600 นาโนเมตร
พูดง่าย ๆ คือ นักวิจัยไม่ได้พยายามทำให้แผงโซลาร์เซลล์รับแสงได้เหมือนตอนอยู่บนบก แต่ปรับตัวเซลล์ให้ “เลือกใช้แสงที่เหลืออยู่ใต้น้ำ” ให้มีประสิทธิภาพมากที่สุด
ใช้ PHMG ช่วยเพิ่มความเสถียรของผลึก
อีกปัญหาที่สำคัญคือเพอรอฟสไกต์มีความไวต่อความชื้นและสภาพแวดล้อม จึงต้องเพิ่มความเสถียรให้กับวัสดุหากต้องนำไปใช้งานใต้น้ำเป็นเวลานาน
ทีมวิจัยใช้สาร polyhexamethylene guanidine hydrochloride หรือ PHMG เป็นสารเติมแต่งในกระบวนการสร้างชั้นเพอรอฟสไกต์ โดยช่วยควบคุมการตกผลึก ลดตำหนิในโครงสร้าง และลดการเคลื่อนที่ของไอออนภายในวัสดุ ซึ่งเป็นหนึ่งในสาเหตุที่ทำให้เซลล์เพอรอฟสไกต์เสื่อมสภาพ
โครงสร้างของสารดังกล่าวยังช่วยเพิ่มความเสถียรของชั้นเพอรอฟสไกต์และช่วยให้วัสดุสามารถทำงานภายใต้สภาพแวดล้อมใต้น้ำได้ดีขึ้น
ประสิทธิภาพในห้องทดลองแตะ 34.71%
ผลการทดลองในห้องปฏิบัติการพบว่า เซลล์เพอรอฟสไกต์ที่พัฒนาขึ้นสามารถทำประสิทธิภาพการแปลงพลังงานแสงเป็นไฟฟ้าได้สูงถึง 34.71% เมื่อใช้แสงจำลองที่มีสเปกตรัมเทียบเท่ากับสภาพแสงที่ความลึกประมาณ 10 เมตร
ตัวเลขดังกล่าวไม่ควรนำไปเทียบตรง ๆ กับประสิทธิภาพของโซลาร์เซลล์ทั่วไปบนพื้นดิน เนื่องจากเป็นการคำนวณภายใต้สเปกตรัมแสงจำลองเฉพาะสำหรับสภาพใต้น้ำ ไม่ใช่แสงอาทิตย์มาตรฐานแบบเดียวกับการทดสอบโซลาร์เซลล์ทั่วไป
ภายใต้การทดสอบจำลองที่ระดับความลึก 10 เมตร เซลล์ยังคงทำงานได้โดยแทบไม่มีการเสื่อมประสิทธิภาพหลังการทดสอบต่อเนื่อง 1,160 ชั่วโมง และการทดสอบอายุการใช้งานแบบเร่งอัตราการเสื่อมสภาพประเมินว่าอุปกรณ์อาจมีอายุการทำงานประมาณ 5.49 ปี ก่อนประสิทธิภาพลดลงเหลือ 80% ภายใต้เงื่อนไขจำลองดังกล่าว
นอกจากนี้ เซลล์ที่เก็บในสภาพแวดล้อมไนโตรเจนเป็นเวลา 300 วันยังคงประสิทธิภาพไว้ประมาณ 96% ของค่าเริ่มต้น
ทดสอบจริงใต้ทะเลจีนใต้
สิ่งที่ทำให้งานวิจัยนี้น่าสนใจคือ ทีมไม่ได้หยุดอยู่แค่การทดลองในห้องแล็บ แต่สร้างโมดูลเพอรอฟสไกต์ขนาดใหญ่ขึ้นมาและนำไปทดสอบในทะเลจริง
ทีมวิจัยนำโมดูลที่มีพื้นที่ Active Area ประมาณ 115 ตารางเซนติเมตร ไปติดตั้งร่วมกับอุปกรณ์ใต้น้ำและทดสอบบริเวณเกาะ Weizhou ในทะเลจีนใต้ ที่ระดับความลึก 2, 6 และ 10 เมตร
ผลที่ได้หลังรับแสงอาทิตย์เป็นเวลา 2 ชั่วโมงมีดังนี้
- ความลึก 2 เมตร: ผลิตพลังงานได้ 1,416 mWh
- ความลึก 6 เมตร: ผลิตพลังงานได้ 752 mWh
- ความลึก 10 เมตร: ผลิตพลังงานได้ 324 mWh
ที่ระดับ 10 เมตร แม้ปริมาณแสงจะลดลงอย่างมาก แต่โมดูลยังสามารถสร้างพลังงานได้เพียงพอสำหรับชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน และนำไปจ่ายไฟให้ LED ได้จริง
ทำไมโซลาร์เซลล์ใต้น้ำถึงน่าสนใจ
เพราะเทคโนโลยีนี้ไม่ได้ถูกพัฒนาขึ้นมาเพื่อใช้แทนแผงโซลาร์เซลล์บนหลังคาบ้าน แต่มีเป้าหมายคือการเป็นแหล่งพลังงานสำหรับอุปกรณ์ที่ต้องทำงานอยู่ใต้น้ำเป็นเวลานาน
ตัวอย่างเช่น เซนเซอร์ตรวจวัดสภาพแวดล้อมทางทะเล กล้องใต้น้ำ ระบบตรวจสอบฟาร์มเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำ อุปกรณ์สื่อสาร หรือระบบ Internet of Things (IoT) ใต้น้ำ ซึ่งปัจจุบันการจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์เหล่านี้อาจต้องใช้แบตเตอรี่หรือสายไฟจากภายนอก
หากสามารถให้โซลาร์เซลล์ผลิตพลังงานได้อย่างต่อเนื่อง ก็อาจลดความจำเป็นในการนำอุปกรณ์ขึ้นมาเปลี่ยนแบตเตอรี่บ่อย ๆ และช่วยให้ระบบตรวจวัดสามารถทำงานแบบอัตโนมัติเป็นเวลานานขึ้น
อย่างไรก็ตาม เทคโนโลยียังมีข้อจำกัด โดยเฉพาะการใช้งานในทะเลจริงระยะยาว ซึ่งต้องรับมือทั้งน้ำเค็ม การกัดกร่อน การเกาะของสิ่งมีชีวิตบนพื้นผิว และการป้องกันไม่ให้วัสดุเพอรอฟสไกต์สัมผัสกับน้ำ นอกจากนี้ เพอรอฟสไกต์ในงานวิจัยยังเป็นวัสดุประเภท ตะกั่วเฮไลด์ (lead halide) จึงยังต้องพิจารณาประเด็นด้านความปลอดภัยและการป้องกันการรั่วไหลของตะกั่วก่อนนำไปใช้งานในวงกว้าง
ทีมวิจัยระบุว่า ขั้นตอนต่อไปคือการทดสอบเซลล์ในระดับความลึกที่มากขึ้น รวมถึงพัฒนาวิธีทดสอบมาตรฐานสำหรับโซลาร์เซลล์ใต้น้ำ เพื่อหาขีดจำกัดว่าระบบสามารถผลิตไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์ได้ลึกเพียงใด
งานวิจัยนี้จึงเป็นอีกก้าวสำคัญของการนำเทคโนโลยีโซลาร์เซลล์ออกจากพื้นที่บนบก เพราะแสดงให้เห็นว่าแสงอาทิตย์ที่เหลืออยู่ใต้น้ำสามารถถูกนำมาเปลี่ยนเป็นพลังงานไฟฟ้าได้จริง และอาจกลายเป็นหนึ่งในทางเลือกสำหรับการสร้างระบบพลังงานอัตโนมัติในมหาสมุทรในอนาคต
แหล่งอ้างอิง: งานวิจัย Submerged solar harvesting with wide-band-gap perovskites for autonomous underwater energy systems, วารสาร Joule, DOI: 10.1016/j.joule.2026.102672
