Innhold
De første fotovoltaiske cellene, utviklet på 1950-tallet for å drive kommunikasjonssatellitter, var veldig ineffektive. Siden de dagene har effektiviteten av solceller steget jevnlig mens kostnadene har falt, selv om det fortsatt er god plass til forbedring. I tillegg til lavere kostnader og bedre effektivitet, vil fremtidige fremskritt i fotovoltaiske materialer sannsynligvis føre til bredere bruk av solenergi til nye, miljøvennlige applikasjoner.
Lavere kostnad
Fotovoltaiske celler var nøkkelen til de første kommunikasjonssatellittene fordi få alternativer kunne produsere pålitelig strøm i lange perioder, spesielt uten vedlikehold. De høye kostnadene for en satellitt rettferdiggjør bruk av dyre solceller til strøm. Siden den gang har kostnadene for solceller falt betydelig, noe som førte til billige mobile enheter som solcelledrevne kalkulatorer og mobiltelefonladere. For kraftproduksjon i stor skala er kostnadene for hvert watt strøm produsert fra solcelleanlegg høyere enn alternativer som energi fra kull eller kjernekraft. Den generelle trenden for å redusere kostnadene for solceller vil trolig fortsette i overskuelig fremtid.
Høyere effektivitet
En effektiv solcelle produserer mer strøm fra en gitt mengde lys sammenlignet med en ineffektiv en. Effektiviteten avhenger av flere faktorer, inkludert materialene som brukes i selve solcellen, glasset som brukes til å dekke cellen og cellens elektriske ledninger. Forbedringer, for eksempel materialer som konverterer en større del av solens lysspekter til elektrisitet, har radikalt økt solcelleeffektiviteten. Fremtidige fremskritt vil sannsynligvis øke effektiviteten ytterligere, og vri mer elektrisk energi fra lys.
Fleksible formater
En tradisjonell fotovoltaisk celle er et flatt stykke silisiummateriale, dekket i glass og bundet til et metallpanel; den er effektiv, men ikke veldig fleksibel. Nåværende forskning på fotovoltaiske materialer har ført til celler som er malt på en rekke overflater, inkludert papir og plastark. En annen teknikk legger en ultratynn filmfilm på glass, noe som resulterer i et vindu som slipper inn lys og produserer strøm. Større variasjon i fotovoltaiske materialer i fremtiden kan føre til solcelledrevet husmaling, vegbelegg, et strøk som lader mobiltelefonen din og andre avanserte applikasjoner.
nanoteknologi
Fremskritt innen nanoteknologi, studiet av materialegenskaper på atom- og molekylnivå, har stort potensiale for å forbedre fotovoltaiske celler. For eksempel påvirker størrelsen på mikroskopiske partikler i fotovoltaiske materialer deres evne til å absorbere spesifikke farger på lys; ved å finjustere størrelsen og formen på molekyler, kan forskere øke effektiviteten. Nanoteknologi kan også en dag føre til en stasjonær 3D-er som produserer atom-presise solceller og andre enheter til svært lave kostnader.
Solbil?
Selv om fotovoltaiske celler har et godt løfte i fremtidige applikasjoner, vil de også kjempe med noen harde fysiske grenser. For eksempel er det lite sannsynlig at en fullstendig solcelledrevet personbil vil ha ytelsen eller nytten til en typisk nåværende gassdrevet modell. Selv om solkjørte kjøretøy har kjørt i konkurranser, er dette for det meste høyspesialiserte prototyper på millioner dollar som krever solfylte ørkenforhold. Den begrensende faktoren er sollyset Jorden mottar, som utgjør 1 000 watt per meter under ideelle forhold. Den minste praktiske elektriske motoren for en bil krever omtrent 40 kW energi; med 40 prosent effektivitet, betyr dette et solcellepanel på 100 kvadratmeter eller 1 000 kvadratmeter i området. På den annen side kan et praktisk solcellepanel en dag gi et lite løpekjøretøy kjøretøy for sporadisk bruk eller utvide kjøreområdet for en plug-in hybrid. Den begrensede energien i sollys begrenser ytelsen til ethvert kjøretøy som er avhengig av solceller.