พลิกวิธีประเมินเซลล์แสงอาทิตย์ในอาคาร: งานวิจัยใหม่เสนอกรอบวัดแสง LED แบบฟิสิกส์

งานวิจัยนี้เสนอ “กรอบใหม่แบบอิงฟิสิกส์” สำหรับการออกแบบและประเมินประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์ในอาคาร (Indoor Photovoltaics: IPVs) ที่แก้ปัญหาการเปรียบเทียบผลที่ไม่สอดคล้อง โดยทำให้สามารถเปรียบเทียบผลได้บน “มาตรฐานเดียวกัน” แม้ใช้แสง LED ที่แตกต่างกัน

ที่ผ่านมา การพัฒนาเซลล์แสงอาทิตย์ในอาคารมักเริ่มจาก “สร้างอุปกรณ์ก่อน แล้วค่อยทดสอบ” ภายใต้หลอดไฟที่เลือกตามความสะดวก และใช้ค่าที่อิงกับการมองเห็นของมนุษย์ เช่น CCT หรือ CRI มาอธิบายแสง ซึ่งไม่สะท้อนสภาพแสงจริงในอาคารได้ครบถ้วน งานวิจัยนี้จึงเปลี่ยนมุมมอง โดยเริ่มจาก “แสงจริงในอาคาร” ทีมวิจัยรวบรวมสเปกตรัมของหลอด LED ที่ใช้งานจริง แล้วนำมาวิเคราะห์ร่วมกับข้อมูลประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์ เพื่อดูว่าแสงแต่ละแบบส่งผลต่อการทำงานของอุปกรณ์อย่างไร จากนั้นได้เสนอพารามิเตอร์ใหม่คือ  ซึ่งอธิบายแสงในมุมมองของ“พลังงานที่อุปกรณ์ใช้ได้จริง” แทนการอิงสายตามนุษย์ แนวคิดนี้นำไปสู่การพัฒนา กรอบการออกแบบและการเปรียบเทียบแบบใหม่ ที่สามารถประเมินอุปกรณ์ได้ภายใต้สภาพแสงที่หลากหลาย ไม่จำกัดอยู่กับแสงมาตรฐานเพียงแบบเดียวเหมือนในอดีต

ผลการศึกษาพบว่า การใช้ CCT หรือ CRI เพื่อคาดการณ์ประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์ในอาคารนั้นยังไม่แม่นยำ เพราะสะท้อน “การมองเห็น” มากกว่าการแปลงพลังงานจริง งานวิจัยนี้จึงเสนอแนวทางใหม่ โดย 1) ระบุช่วง bandgap ที่เหมาะสมไว้กว้างขึ้นที่ 1.45–2.1 eV และ 2) ใช้พารามิเตอร์ Lambda onset 95% เพื่ออธิบายแสงอย่างสอดคล้องกับฟิสิกส์ของพลังงาน เมื่อใช้แนวทางนี้ ประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์ภายใต้แสง LED ที่หลากหลายสามารถ “รวมเป็นแนวโน้มเดียวกัน” (master curve) ได้ ทำให้การออกแบบอุปกรณ์ที่สามารถคาดการณ์ได้ นอกจากนี้ ยังมีการพัฒนาแนวทางเปรียบเทียบแบบใหม่ (locus-based benchmarking) ที่ช่วยให้ผลจากงานวิจัยต่าง ๆ สามารถเทียบกันได้อย่างยุติธรรมมากขึ้น โดยรวม งานนี้ช่วยให้การพัฒนาเซลล์แสงอาทิตย์ในอาคารก้าวไปสู่การใช้งานจริงได้เร็วขึ้น และเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานจากแสงในชีวิตประจำวัน

งานวิจัยนี้ทำให้การใช้พลังงานจากแสงในอาคารกลายเป็นเรื่องใกล้ตัวมากขึ้น เช่น อุปกรณ์อัจฉริยะหรือเซนเซอร์ต่าง ๆ อาจไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนแบตเตอรี่อีกต่อไป แต่สามารถใช้พลังงานจากแสงไฟในห้องได้โดยตรง แนวทางนี้ช่วยลดทั้งค่าใช้จ่ายในการดูแลรักษาและปริมาณขยะอิเล็กทรอนิกส์ในระยะยาว ในภาพใหญ่ เทคโนโลยีนี้ช่วยปูทางไปสู่ “อาคารอัจฉริยะ” และ “เมืองอัจฉริยะ” ที่ใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น โดยใช้แหล่งพลังงานขนาดเล็กที่มีอยู่แล้วในชีวิตประจำวันให้เกิดประโยชน์สูงสุด ด้วยเหตุนี้ งานวิจัยจึงสอดคล้องกับเป้าหมายการพัฒนาที่ยั่งยืน ได้แก่ พลังงานสะอาดที่เข้าถึงได้ (SDG 7) นวัตกรรมและโครงสร้างพื้นฐาน (SDG 9) เมืองและชุมชนยั่งยืน (SDG 11) และการใช้ทรัพยากรอย่างรับผิดชอบ (SDG 12)

ผู้สนใจสามารถอ่านเพิ่มเติมได้ที่

https://doi.org/10.1016/j.newton.2026.100437

การอ้างอิงของงานวิจัย

Khampa, W., Le, L., Passatorntaschakorn, W., Loftus, J., Jailani, J. M., Giron, F. S., Wongratanaphisan, D., Patel, C., & Pecunia, V. (2026). A universal design and benchmarking framework for indoor photovoltaics. Newton, 100437. https://doi.org/10.1016/j.newton.2026.100437

งานวิจัยถูกตีพิมพ์ในวารสาร Newton (Cell Press, Elsevier)

Published: March 2026

รายชื่อนักวิจัย

นางสาววารุณี คำปา (นักศึกษาทุน พสวท. ระดับปริญญาเอก) ร่วมกับ ดร.วรพรหม พัสธรธัชกร และ รศ.ดร.ดวงมณี ว่องรัตนไพศาล จากศูนย์วิจัยวัสดุศาสตร์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ ร่วมกับทีมนักวิจัยนานาชาติจากประเทศแคนาดา นำโดย Prof. Dr. Vincenzo Pecunia จาก Simon Fraser University ประเทศแคนาดา