Najnowsze badania nad panelami fotowoltaicznymi

Obecnie naukowcy pracują nad trzema głównymi obszarami badań nad fotowoltaiką: krzemem krystalicznym, perowskitami i elastycznymi ogniwami słonecznymi.Te trzy obszary uzupełniają się i mają potencjał, aby uczynić technologię fotowoltaiczną jeszcze bardziej efektywną.

Krzem krystaliczny jest najczęściej stosowanym materiałem półprzewodnikowym w panelach słonecznych.Jednak jego skuteczność jest znacznie poniżej teoretycznej granicy.Dlatego badacze zaczęli skupiać się na opracowywaniu zaawansowanych krystalicznych ogniw fotowoltaicznych.Krajowe Laboratorium Energii Odnawialnej koncentruje się obecnie na opracowaniu materiałów wielozłączowych III-V, których wydajność ma wynosić do 30%.

Perowskity to stosunkowo nowy typ ogniw słonecznych, którego skuteczność i wydajność wykazano niedawno.Materiały te nazywane są także „kompleksami fotosyntetycznymi”.Zastosowano je w celu zwiększenia wydajności ogniw słonecznych.Oczekuje się, że zostaną one skomercjalizowane w ciągu najbliższych kilku lat.W porównaniu do krzemu perowskity są stosunkowo niedrogie i mają szeroki zakres potencjalnych zastosowań.

Perowskity można łączyć z materiałami krzemowymi, tworząc skuteczne i trwałe ogniwo słoneczne.Ogniwa słoneczne z kryształu perowskitu mogą być o 20 procent bardziej wydajne niż krzem.Materiały perowskitowe i Si-PV również wykazały rekordowy poziom wydajności, sięgający 28 procent.Ponadto badacze opracowali technologię dwustronną, która umożliwia ogniwom słonecznym pozyskiwanie energii z obu stron panelu.Jest to szczególnie korzystne w zastosowaniach komercyjnych, ponieważ pozwala zaoszczędzić pieniądze na kosztach instalacji.

Oprócz perowskitów badacze badają także materiały, które mogą pełnić funkcję nośników ładunku lub pochłaniaczy światła.Materiały te mogą również pomóc w zwiększeniu opłacalności ogniw słonecznych.Mogą również pomóc w tworzeniu paneli, które są mniej podatne na uszkodzenia.

Naukowcy pracują obecnie nad stworzeniem niezwykle wydajnego ogniwa słonecznego Tandem Perovskite.Oczekuje się, że ogniwo to zostanie wprowadzone na rynek w ciągu najbliższych kilku lat.Naukowcy współpracują z Departamentem Energii Stanów Zjednoczonych i Narodową Fundacją Nauki.

Ponadto naukowcy pracują także nad nowymi metodami pozyskiwania energii słonecznej w ciemności.Metody te obejmują destylację słoneczną, która wykorzystuje ciepło z panelu do oczyszczania wody.Techniki te są testowane na Uniwersytecie Stanforda.

Naukowcy badają również zastosowanie termoradiacyjnych urządzeń fotowoltaicznych.Urządzenia te wykorzystują ciepło z panelu do wytwarzania energii elektrycznej w nocy.Technologia ta może być szczególnie użyteczna w zimnym klimacie, gdzie wydajność paneli jest ograniczona.Na ciemnym dachu temperatura ogniw może wzrosnąć do ponad 25 stopni Celsjusza.Ogniwa można również chłodzić wodą, co zwiększa ich efektywność.

Badacze ci również niedawno odkryli zastosowanie elastycznych ogniw słonecznych.Panele te są odporne na zanurzenie w wodzie i są niezwykle lekkie.Są również w stanie wytrzymać przejechanie przez samochód.Ich badania są wspierane przez program Eni-MIT Alliance Solar Frontiers Program.Udało im się także opracować nową metodę testowania ogniw fotowoltaicznych.

Najnowsze badania nad panelami fotowoltaicznymi skupiają się na opracowywaniu technologii, które są bardziej wydajne, tańsze i trwalsze.Te wysiłki badawcze są prowadzone przez szeroką gamę grup w Stanach Zjednoczonych i na całym świecie.Najbardziej obiecujące technologie obejmują cienkowarstwowe ogniwa słoneczne drugiej generacji i elastyczne ogniwa słoneczne.