Η πιο πρόσφατη έρευνα για τα φωτοβολταϊκά πάνελ

Επί του παρόντος, οι ερευνητές εργάζονται σε τρεις κύριους τομείς έρευνας φωτοβολταϊκών: κρυσταλλικό πυρίτιο, περοβσκίτες και εύκαμπτα ηλιακά κύτταρα.Οι τρεις τομείς είναι συμπληρωματικοί μεταξύ τους και έχουν τη δυνατότητα να κάνουν την τεχνολογία των φωτοβολταϊκών ακόμα πιο αποτελεσματική.

Το κρυσταλλικό πυρίτιο είναι το πιο συχνά χρησιμοποιούμενο ημιαγώγιμο υλικό σε ηλιακούς συλλέκτες.Ωστόσο, η αποτελεσματικότητά του είναι πολύ κάτω από το θεωρητικό όριο.Ως εκ τούτου, οι ερευνητές έχουν αρχίσει να επικεντρώνονται στην ανάπτυξη προηγμένων κρυσταλλικών Φ/Β.Το Εθνικό Εργαστήριο Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας εστιάζει επί του παρόντος στην ανάπτυξη υλικών πολλαπλών συνδέσεων III-V που αναμένεται να έχουν επίπεδα απόδοσης έως και 30%.

Οι περοβσκίτες είναι ένας σχετικά νέος τύπος ηλιακών κυψελών που πρόσφατα αποδείχθηκε αποτελεσματικός και αποδοτικός.Αυτά τα υλικά αναφέρονται επίσης ως «φωτοσυνθετικά σύμπλοκα».Έχουν χρησιμοποιηθεί για την αύξηση της απόδοσης των ηλιακών κυψελών.Αναμένεται να εμπορευματοποιηθούν μέσα στα επόμενα χρόνια.Σε σύγκριση με το πυρίτιο, οι περοβσκίτες είναι σχετικά φθηνοί και έχουν ένα ευρύ φάσμα πιθανών εφαρμογών.

Οι περοβσκίτες μπορούν να συνδυαστούν με υλικά πυριτίου για να δημιουργήσουν ένα αποτελεσματικό και ανθεκτικό ηλιακό στοιχείο.Τα ηλιακά κύτταρα κρυστάλλου περοβσκίτη μπορεί να είναι 20 τοις εκατό πιο αποτελεσματικά από το πυρίτιο.Τα υλικά Perovskite και Si-PV έχουν επίσης επιδείξει επίπεδα ρεκόρ απόδοσης έως και 28%.Επιπλέον, οι ερευνητές έχουν αναπτύξει τεχνολογία διπλής όψης που επιτρέπει στα ηλιακά κύτταρα να συλλέγουν ενέργεια και από τις δύο πλευρές του πάνελ.Αυτό είναι ιδιαίτερα ωφέλιμο για εμπορικές εφαρμογές, καθώς εξοικονομεί χρήματα στο κόστος εγκατάστασης.

Εκτός από τους περοβσκίτες, οι ερευνητές εξερευνούν επίσης υλικά που μπορούν να λειτουργήσουν ως φορείς φορτίου ή ως απορροφητές φωτός.Αυτά τα υλικά μπορούν επίσης να βοηθήσουν στο να γίνουν τα ηλιακά κύτταρα πιο οικονομικά.Μπορούν επίσης να βοηθήσουν στη δημιουργία πάνελ που είναι λιγότερο επιρρεπή σε ζημιές.

Οι ερευνητές εργάζονται επί του παρόντος για τη δημιουργία ενός εξαιρετικά αποδοτικού ηλιακού κυττάρου Tandem Perovskite.Αυτό το κύτταρο αναμένεται να διατεθεί στο εμπόριο μέσα στα επόμενα δύο χρόνια.Οι ερευνητές συνεργάζονται με το Υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ και το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών.

Επιπλέον, οι ερευνητές εργάζονται επίσης σε νέες μεθόδους συλλογής ηλιακής ενέργειας στο σκοτάδι.Αυτές οι μέθοδοι περιλαμβάνουν την ηλιακή απόσταξη, η οποία χρησιμοποιεί τη θερμότητα από το πάνελ για τον καθαρισμό του νερού.Αυτές οι τεχνικές δοκιμάζονται στο Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ.

Οι ερευνητές διερευνούν επίσης τη χρήση θερμοακτινοβολικών φωτοβολταϊκών συσκευών.Αυτές οι συσκευές χρησιμοποιούν θερμότητα από τον πίνακα για να παράγουν ηλεκτρική ενέργεια τη νύχτα.Αυτή η τεχνολογία μπορεί να είναι ιδιαίτερα χρήσιμη σε ψυχρά κλίματα όπου η απόδοση των πάνελ είναι περιορισμένη.Η θερμοκρασία των κυψελών μπορεί να αυξηθεί σε περισσότερο από 25 βαθμούς Κελσίου σε μια σκοτεινή ταράτσα.Τα κύτταρα μπορούν επίσης να ψυχθούν με νερό, γεγονός που τα καθιστά πιο αποτελεσματικά.

Αυτοί οι ερευνητές ανακάλυψαν επίσης πρόσφατα τη χρήση εύκαμπτων ηλιακών κυψελών.Αυτά τα πάνελ αντέχουν τη βύθιση στο νερό και είναι εξαιρετικά ελαφριά.Είναι επίσης σε θέση να αντέξουν να τους χτυπήσει αυτοκίνητο.Η έρευνά τους υποστηρίζεται από το Eni-MIT Alliance Solar Frontiers Program.Κατάφεραν επίσης να αναπτύξουν μια νέα μέθοδο δοκιμής Φ/Β κυττάρων.

Η τελευταία έρευνα για τα φωτοβολταϊκά πάνελ επικεντρώνεται στην ανάπτυξη τεχνολογιών που είναι πιο αποτελεσματικές, λιγότερο ακριβές και πιο ανθεκτικές.Αυτές οι ερευνητικές προσπάθειες πραγματοποιούνται από ένα ευρύ φάσμα ομάδων στις Ηνωμένες Πολιτείες και σε όλο τον κόσμο.Οι πιο υποσχόμενες τεχνολογίες περιλαμβάνουν ηλιακά κύτταρα λεπτής μεμβράνης δεύτερης γενιάς και εύκαμπτα ηλιακά κύτταρα.