Photovoltaic Cells Futures

De første fotovoltaiske celler, der blev udviklet i 1950'erne til magtkommunikationssatellitter, var meget ineffektive. Siden da har solcelleeffektiviteterne steget stadigt, mens omkostningerne er faldet, selv om der stadig er rigeligt plads til forbedringer. Ud over lavere omkostninger og bedre effektivitet vil fremtidige fremskridt inden for solcellematerialer sandsynligvis føre til en bredere anvendelse af solenergi til nye miljøvenlige applikationer.

Lavere omkostninger

Photovoltaic celler var nøglen til første kommunikationssatellitter, fordi få alternativer kunne producere pålidelig elektricitet i lange perioder, især uden vedligeholdelse. De høje omkostninger ved en satellit begrundet ved at bruge dyre solceller til strøm. Siden da er omkostningerne til solceller faldet betydeligt, hvilket fører til billige mobile enheder som soldrevne regnemaskiner og mobiltelefon opladere. For storskalig elproduktion forbliver prisen for hver watt el produceret fra solcellerne højere end alternativer som energi fra kul eller atomkraft. Den overordnede tendens til faldende omkostninger til solceller vil sandsynligvis fortsætte i overskuelig fremtid.

Højere effektivitet

En effektiv solcelle producerer mere elektricitet fra en given mængde lys sammenlignet med en ineffektiv . Effektivitet afhænger af flere faktorer, herunder de materialer, der anvendes i selve solcellecellen, glasset der anvendes til at dække cellen og cellens elektriske ledninger. Forbedringer, som materialer, som konverterer en større del af solens lysspektrum til elektricitet, har radikalt øget solcelleffektiviteten. Fremtidige fremskridt vil sandsynligvis øge effektiviteten yderligere, vride mere elektrisk energi fra lys.

Fleksible formater

En traditionel fotovoltaisk celle er et fladt stykke siliciummateriale, dækket af glas og bundet til en metalplade ; det er effektivt, men ikke meget fleksibelt. Nuværende forskning i fotovoltaiske materialer har ført til celler, der er malede på en række overflader, herunder papir og plastikplader. En anden teknik placerer en ultra-tynd film af materiale på glas, hvilket resulterer i et vindue, der lader lys ind og producerer elektricitet. Større variation i fotovoltaiske materialer i fremtiden kan føre til soldrevne husmaling, vejbelægning, en frakke, der genoplader din mobiltelefon og andre avancerede applikationer.

Nanoteknologi

Fremskridt inden for nanoteknologi, undersøgelsen af ​​materialegenskaber på atom- og molekyliveauer har stort potentiale til at forbedre fotovoltaiske celler. For eksempel påvirker størrelsen af ​​mikroskopiske partikler i fotovoltaiske materialer deres evne til at absorbere specifikke lysfarver; Ved at finjustere molekylernes størrelse og form kan forskerne øge deres effektivitet. Nanoteknologi kan også en dag føre til en desktop 3D-printer, der producerer atomligt præcise solceller og andre enheder til meget lave omkostninger.

Solar Car?

Selvom solcellerne holder et stort løfte i fremtiden applikationer, vil de også stride mod nogle hårde fysiske grænser. For eksempel er det usandsynligt, at en helt soldrevet personbil vil have ydeevne eller nytte af en typisk nuværende gasdrevet model. Selvom soldrevne køretøjer har kørt i konkurrencer, er de for det meste højt specialiserede prototyper fra millioner dollar, der kræver solrige ørkenforhold. Den begrænsende faktor er sollyset, som jorden modtager, hvilket svarer til 1.000 watt pr. Meter under ideelle forhold. Den mindste praktiske elmotor til en bil kræver omkring 40 kW energi; ved 40 procent effektivitet betyder det en solpanel på 100 kvadratmeter eller 1.000 kvadratmeter i området. På den anden side kan et praktisk solpanel muligvis drive et lille køretøj til lejlighedsvis brug eller udvide drivområdet for en plug-in hybrid. Den begrænsede energi i sollys begrænser ydeevnen for ethvert køretøj, der er afhængig af solceller.