Последние исследования в области фотоэлектрических панелей

В настоящее время исследователи работают над тремя основными направлениями исследований в области фотовольтаики: кристаллический кремний, перовскиты и гибкие солнечные элементы. Эти три направления дополняют друг друга и потенциально могут сделать фотоэлектрические технологии еще более эффективными.

Кристаллический кремний — наиболее часто используемый полупроводниковый материал в солнечных панелях. Однако его эффективность значительно ниже теоретического предела. Поэтому исследователи начали уделять основное внимание разработке усовершенствованных кристаллических фотоэлектрических элементов. Национальная лаборатория возобновляемой энергии в настоящее время сосредоточена на разработке многослойных материалов на основе соединений III-V групп, эффективность которых, как ожидается, достигнет 30%.

Перовскиты — это относительно новый тип солнечных элементов, эффективность и производительность которых были недавно доказаны. Эти материалы также называют «фотосинтетическими комплексами». Они используются для повышения эффективности солнечных элементов. Ожидается, что в ближайшие несколько лет они поступят в коммерческую продажу. По сравнению с кремнием, перовскиты относительно недороги и имеют широкий спектр потенциальных применений.

Перовскиты можно комбинировать с кремниевыми материалами для создания эффективных и долговечных солнечных элементов. Солнечные элементы на основе перовскитных кристаллов могут быть на 20 процентов эффективнее кремниевых. Перовскитные и кремниевые фотоэлектрические материалы также показали рекордные уровни эффективности до 28 процентов. Кроме того, исследователи разработали двухстороннюю технологию, которая позволяет солнечным элементам собирать энергию с обеих сторон панели. Это особенно выгодно для коммерческого применения, поскольку позволяет сэкономить на затратах на установку.

Помимо перовскитов, исследователи также изучают материалы, которые могут выступать в качестве носителей заряда или поглотителей света. Эти материалы также могут помочь сделать солнечные элементы более экономичными. Кроме того, они могут способствовать созданию панелей, менее подверженных повреждениям.

В настоящее время исследователи работают над созданием чрезвычайно эффективного тандемного перовскитного солнечного элемента. Ожидается, что этот элемент будет коммерциализирован в ближайшие несколько лет. Исследователи сотрудничают с Министерством энергетики США и Национальным научным фондом.

Кроме того, исследователи работают над новыми методами сбора солнечной энергии в темноте. К таким методам относится солнечная дистилляция, при которой тепло от панели используется для очистки воды. Эти методы проходят тестирование в Стэнфордском университете.

Исследователи также изучают использование терморадиационных фотоэлектрических устройств. Эти устройства используют тепло от панели для выработки электроэнергии ночью. Эта технология может быть особенно полезна в холодном климате, где эффективность панелей ограничена. Температура ячеек может повышаться до более чем 25°C на темной крыше. Ячейки также могут охлаждаться водой, что повышает их эффективность.

Эти исследователи также недавно открыли применение гибких солнечных элементов. Такие панели выдерживают погружение в воду и чрезвычайно легки. Они также способны выдерживать наезд автомобиля. Их исследования поддерживаются программой Eni-MIT Alliance Solar Frontiers Program. Кроме того, им удалось разработать новый метод тестирования фотоэлектрических элементов.

Последние исследования в области фотоэлектрических панелей сосредоточены на разработке более эффективных, менее дорогих и более долговечных технологий. Эти исследования проводятся широким кругом групп в Соединенных Штатах и ​​по всему миру. К наиболее перспективным технологиям относятся тонкопленочные солнечные элементы второго поколения и гибкие солнечные элементы.