โซลาร์เซลล์เป็นอีกหนึ่งเทคโนโลยีที่กำลังมาแรงในยุคที่โลกกำลังเผชิญกับความท้าทายจากปัญหาด้านพลังงาน สิ่งแวดล้อม และความมั่นคงทางอาหารอย่างเช่นทุกวันนี้ จากเดิมมีการใช้โซลาร์เซลล์ใช้เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าจากแหล่งพลังงานสะอาดเท่านั้น แต่ปัจจุบันล้ำไปอีกขั้นเมื่อนักวิจัยพัฒนาแผงโซลาร์เซลล์ที่ส่งเสริมการเจริญเติบโตของพืชด้วยนวัตกรรมลดรังสียูวี กระจายแสงดี และสะท้อนรังสีความร้อน เหมาะสำหรับติดตั้งเป็นหลังคาโรงเรือนหรือแปลงเกษตร ช่วยปกป้องพืชผักไม่ให้ถูกแดดเผาและยังให้ผลผลิตคุณภาพดี ส่วนเกษตรกรได้ผลิตไฟฟ้าใช้ในโรงเรือน

กระทรวงการอุดมศึกษา วิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม (อว.) โดยศูนย์เทคโนโลยีพลังงานแห่งชาติ (เอ็นเทค) สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.) พัฒนาแผงโซลาร์เซลล์เพื่อการเกษตร หรือ AgriPV (Agricultural photovoltaics) ที่มีสมบัติกึ่งส่องผ่านแสง สามารถคัดกรองรังสีอัลตราไวโอเลตหรือยูวี (UV) สะท้อนรังสีอินฟราเรด และมีการกระจายแสงที่ดี เหมาะสำหรับติดตั้งเป็นหลังคาโรงเรือน หรือประยุกต์ใช้ในพื้นที่ทำการเกษตร ได้ทั้งผลิตกระแสไฟฟ้าและช่วยเพิ่มผลผลิตจากการเพาะปลูก สร้างความยั่งยืนด้านพลังงานและสิ่งแวดล้อม

ดร.ทวีวัฒน์ กระจ่างสังข์ นักวิจัย ทีมวิจัยเทคโนโลยีเซลล์แสงอาทิตย์ เอ็นเทค สวทช. กล่าวว่า จากปัญหาการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศที่เกิดขึ้นในปัจจุบันทำให้อุณหภูมิเฉลี่ยของโลกสูงขึ้น ส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมและสิ่งมีชีวิตต่าง ๆ หลายพื้นที่เกิดความแห้งแล้ง โดยเฉพาะพื้นที่ทางการเกษตร ส่งผลกระทบต่อความมั่นคงทางอาหาร เกิดโรคระบาดและศัตรูพืชเพิ่มขึ้น ผลผลิตต่อพื้นที่ลดลงและคุณภาพของอาหารแย่ลง ซึ่งประเทศไทยก็ได้รับผลกระทบดังกล่าวเช่นกัน โดยที่ผ่านมาพบว่าในสภาวะที่อากาศร้อนจัด พืชผักจะเจริญเติบโตได้ไม่ดี ผลผลิตต่ำ และมีราคาสูงขึ้นถึง 40% ทางหนึ่งที่จะช่วยแก้ปัญหานี้ได้คือการปลูกพืชในโรงเรือนที่ควบคุมสภาพอากาศให้เหมาะสมกับการเจริญเติบโตของพืชแต่ละชนิดได้ และยังเพาะปลูกได้ตลอดทั้งปีโดยไม่ต้องกังวลถึงการเปลี่ยนแปลงของสภาพอากาศภายนอกโรงเรือน

ปัจจุบันการประยุกต์ใช้ระบบแผงโซลาร์เซลล์ร่วมกับภาคการเกษตรไว้ในพื้นที่เดียวกันหรือ Agrivoltaics มีแนวโน้มเพิ่มขึ้น เนื่องจากสามารถลดผลกระทบจากสภาพอากาศที่แปรปรวนและเป็นการใช้พื้นที่ให้เกิดประโยชน์สูงสุดโดยที่ยังคงประสิทธิภาพผลผลิตและลดต้นทุนในกิจการด้วยการใช้พลังงานไฟฟ้าจากแผงโซลาร์เซลล์ อย่างไรก็ตาม ประเทศไทยมีสภาพอากาศร้อนและมีแสงแดดจัดตลอดเกือบทั้งปี การปลูกพืชใต้แผงโซลาร์เซลล์แบบมาตรฐานทั่วไปที่ทึบแสงจะทำให้เกิดเงามืดบนบริเวณเพาะปลูก ส่วนการใช้แผงโซลาร์เซลล์แบบกึ่งส่องผ่านแสงที่มีจำหน่ายในเชิงพาณิชย์จะทำให้แสงและความร้อนผ่านแผงได้มาก

“รังสียูวีทำให้พืชออกดอกออกผลได้ไม่ดี ส่วนรังสีความร้อนก็ทำให้พืชเหี่ยวเฉา เป็นผลให้พืชชะงักการเจริญเติบโตและให้ผลผลิตได้ไม่ดี ทีมวิจัยจึงได้พัฒนาแผงโซลาร์เซลล์เพื่อการเกษตรแบบใหม่ เรียกว่า SEESOLAR (ซีโซลาร์) ซึ่งมีคุณสมบัติเด่นตรงที่ให้แสงส่องผ่านแผงโซลาร์เซลล์ได้ ทำให้พืชได้รับแสงในปริมาณที่เพียงพอต่อการเจริญเติบโต และจุดเด่นที่สำคัญของ SEESOLAR คือมีชั้นฟิล์มคัดกรองรังสียูวี ทำให้รังสียูวีส่องผ่านได้เพียง 17.5% เมื่อเทียบกับแผงโซลาร์เซลล์กึ่งส่องผ่านแสงทั่วไปที่มีค่าการผ่านแสงรังสียูวีถึง 45.5% นอกจากนี้ฟิล์มยังมีสมบัติการกระจายแสงที่ดี ทำให้พืชเจริญเติบโตได้สม่ำเสมอ  และสะท้อนรังสีความร้อนได้ 12% เปรียบเทียบกับแผงโซลาร์เซลล์กึ่งส่องผ่านแสงทั่วไปที่สะท้อนได้เพียง 6% จึงช่วยลดอุณหภูมิภายใต้โรงเรือนเกษตรหรืออาคาร อีกทั้งยังยอมให้แสงช่วง Photosynthetically Active Radiation (PAR) ส่องผ่านได้สูง ซึ่งมีเป็นช่วงแสงที่มีประโยชน์ต่อการเจริญเติบโตของพืช ทำให้เราเพาะปลูกพืชควบคู่ไปกับการผลิตไฟฟ้าได้” ดร.ทวีวัฒน์ อธิบาย

ทั้งนี้ ทีมวิจัยได้ทดลองปลูกผักสลัดภายใต้แผง SEESOLAR เปรียบเทียบกับแผงโซลาร์เซลล์ชนิดอื่นและฟิล์มโรงเรือน พบว่าผักสลัดที่ปลูกใต้แผง SEESOLAR มีรสชาติหวาน กรอบ และมีความชุ่มน้ำ มีรสขมน้อยกว่า ผักสลัดที่ปลูกใต้แผงโซลาร์เซลล์ชนิดอื่นและฟิล์มโรงเรือน

นวัตกรรม SEESOLAR ใช้ได้กับทั้งแปลงปลูกพืชขนาดเล็กหรือโรงเรือนเพาะปลูกขนาดใหญ่โดยติดตั้งเป็นหลังคาโรงเรือน ส่วนไฟฟ้าที่ผลิตได้นำไปใช้กับอุปกรณ์ไฟฟ้าสำหรับควบคุมสภาพแวดล้อมในโรงเรือน เช่น ระบบควบคุมอุณหภูมิและความชื้น นอกจากนี้ยังประยุกต์ใช้ได้กับฟาร์มปศุสัตว์ ฟาร์มเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำ รวมถึงอาคารบ้านเรือน เช่น ติดตั้งเป็นหลังคาโรงรถ กันสาด ป้องกันรังสียูวีและรังสีความร้อนเข้าสู่ตัวบ้าน

“เมื่อเปรียบเทียบกับแผงโซลาร์เซลล์อื่น ๆ SEESOLAR ของเรามีจุดเด่นคือสามารถคัดกรองรังสียูวีกระจายแสงดี และสะท้อนรังสีความร้อนได้ ให้แสงที่เพียงพอต่อการเจริญเติบโตของพืช เหมาะสำหรับใช้ในการเกษตร มีความแข็งแรงและน้ำหนักเท่ากับแผงมาตรฐานทั่วไป แล้วก็ผลิตไฟฟ้าได้เพียงพอต่อการเพาะปลูก โดยปัจจุบันตลาดโซลาร์เซลล์ในประเทศไทยมีมูลค่าของแผงโซลาร์เซลล์ประมาณ 3.9 พันล้านบาท ซึ่งเราคาดว่าจะมีส่วนแบ่งทางการตลาดประมาณ 5% หรือคิดเป็นมูลค่าประมาณ 245 ล้านบาทภายในปี 2028” ดร.ทวีวัฒน์ กล่าว

ทั้งนี้ นักวิจัยได้ยื่นจดสิทธิบัตรแผงเซลล์แสงอาทิตย์กรองรังสีอัลตราไวโอเลตและสะท้อนรังสีอินฟราเรดแบบใกล้เพื่อติดตั้งบนหลังคาโรงเรือนแล้ว ปัจจุบันอยู่ระหว่างการทดสอบมาตรฐานแผงโซลาร์เซลล์และทดสอบการประยุกต์ใช้งานกับโรงเรือนปลูกพืช

ผู้สนใจร่วมวิจัยพัฒนาหรือรับถ่ายทอดเทคโนโลยี ติดต่อได้ที่ ดร.ทวีวัฒน์ กระจ่างสังข์ ศูนย์เทคโนโลยีพลังงานแห่งชาติ (ENTEC) สวทช. โทรศัพท์ 0 2564 6900 ต่อ 2717 หรืออีเมล taweewat.kra@entec.or.th

เรียบเรียงโดย วีณา ยศวังใจ ฝ่ายสร้างสรรค์สื่อและผลิตภัณฑ์ สวทช.
อาร์ตเวิร์กโดย ฉัตรทิพย์ สุริยะ ฝ่ายผลิตสื่อสมัยใหม่, วัชราภรณ์ สนทนา ฝ่ายสร้างสรรค์สื่อและผลิตภัณฑ์ สวทช.
ภาพประกอบโดย ENTEC สวทช.