Indhold
De første fotovoltaiske celler, der blev udviklet i 1950'erne til at kommunikere satellitter til strøm, var meget ineffektive. Siden disse dage er solcelleeffektiviteten steget støt, mens omkostningerne er faldet, skønt der stadig er masser af plads til forbedringer. Ud over lavere omkostninger og bedre effektivitet vil fremtidige fremskridt med fotovoltaiske materialer sandsynligvis føre til bredere brug af solenergi til nye, miljøvenlige applikationer.
Lavere omkostninger
Fotovoltaiske celler var nøglen til de første kommunikationssatellitter, fordi få alternativer kunne producere pålidelig elektricitet i lange perioder, især uden vedligeholdelse. De høje omkostninger ved en satellit er berettiget til at bruge dyre solceller til strøm. Siden da er omkostningerne til solceller faldet markant, hvilket har ført til billige mobile enheder som solcelledrevne regnemaskiner og mobiltelefonopladere. Ved kraftproduktion i stor skala forbliver omkostningerne for hvert watt elektricitet produceret fra solceller højere end alternativer som energi fra kul eller atomkraft. Den samlede tendens til faldende omkostninger til solceller vil sandsynligvis fortsætte i en overskuelig fremtid.
Højere effektivitet
En effektiv solcelle producerer mere elektricitet fra en given mængde lys sammenlignet med en ineffektiv en. Effektivitet afhænger af flere faktorer, herunder materialerne, der er brugt i selve den solceller, det glas, der bruges til at dække cellen og cellens elektriske ledninger. Forbedringer, såsom materialer, der omdanner en større del af Solens lysspektrum til elektricitet, har radikalt øget solcelleeffektiviteten. Fremtidige fremskridt vil sandsynligvis øge effektiviteten yderligere og trække mere elektrisk energi fra lyset.
Fleksible formater
En traditionel fotovoltaisk celle er et fladt stykke siliciummateriale, dækket i glas og bundet til et metalpanel; det er effektivt, men ikke meget fleksibelt. Aktuel forskning i fotovoltaiske materialer har ført til celler, der er malet på forskellige overflader, herunder papir og plastikplader. En anden teknik placerer en ultratynd filmfilm på glas, hvilket resulterer i et vindue, der lader lys ind og producerer elektricitet. Større variation i fotovoltaiske materialer i fremtiden kan føre til sol-drevet husmaling, vejbelægning, en frakke, der genoplader din mobiltelefon og andre avancerede applikationer.
Nanoteknologi
Fremskridt inden for nanoteknologi, studiet af materialegenskaber på atom- og molekylniveauer, har et stort potentiale til forbedring af fotovoltaiske celler. For eksempel påvirker størrelsen af mikroskopiske partikler i fotovoltaiske materialer deres evne til at absorbere specifikke farver på lys; ved at finjustere molekylernes størrelse og form kan forskere øge deres effektivitet. Nanoteknologi kan også en dag føre til en desktop 3D-er, der producerer atompræcise solceller og andre enheder til meget lave omkostninger.
Solbil?
Selvom fotovoltaiske celler har et stort løfte i fremtidige applikationer, vil de også kæmpe med nogle hårde fysiske grænser. For eksempel er det usandsynligt, at en fuldstændig sol-drevet personbil har ydeevnen eller nytten af en typisk nuværende gasdrevet model. Selvom solkørende køretøjer har kørt i konkurrencer, er disse for det meste højt specialiserede prototyper på millioner dollars, der kræver solrige ørkenforhold. Den begrænsende faktor er det sollys, Jorden modtager, hvilket udgør 1.000 watt pr. Meter under ideelle forhold. Den mindste praktiske elektriske motor til en bil kræver cirka 40 kW energi; med 40 procent effektivitet betyder dette et solcellepanel på 100 kvadratmeter eller 1.000 kvadratmeter i areal. På den anden side kan et praktisk solcellepanel en dag køre et lille køretøj til lejlighedsvis brug eller udvide køreområdet for en plug-in hybrid. Den begrænsede energi i sollys begrænser ydelsen for ethvert køretøj, der er afhængig af solceller.