Zawartość
Pierwsze ogniwa fotowoltaiczne, opracowane w latach 50. XX wieku do zasilania satelitów komunikacyjnych, były bardzo nieefektywne. Od tamtych czasów efektywność ogniw słonecznych stale rośnie, a koszty spadają, choć pozostaje jeszcze wiele do zrobienia. Oprócz niższych kosztów i lepszej wydajności, przyszłe postępy w dziedzinie materiałów fotowoltaicznych prawdopodobnie doprowadzą do szerszego wykorzystania energii słonecznej do nowatorskich, przyjaznych dla środowiska zastosowań.
Niższy koszt
Ogniwa fotowoltaiczne były kluczem do pierwszych satelitów komunikacyjnych, ponieważ niewiele alternatyw mogło wytwarzać niezawodną energię elektryczną przez długi czas, szczególnie bez konserwacji. Wysoki koszt satelity uzasadniał użycie drogich ogniw słonecznych do zasilania. Od tego czasu koszty ogniw słonecznych znacznie spadły, co doprowadziło do powstania niedrogich urządzeń mobilnych, takich jak kalkulatory zasilane energią słoneczną i ładowarki do telefonów komórkowych. W przypadku wytwarzania energii na dużą skalę koszt każdego wata energii elektrycznej wytwarzanej z ogniw fotowoltaicznych pozostaje wyższy niż alternatywy, takie jak energia z węgla lub energii jądrowej. Ogólna tendencja do obniżania kosztów ogniw słonecznych prawdopodobnie utrzyma się w dającej się przewidzieć przyszłości.
Wyższa wydajność
Wydajne ogniwo słoneczne wytwarza więcej energii elektrycznej z danej ilości światła w porównaniu do nieefektywnego. Wydajność zależy od kilku czynników, w tym od materiałów użytych w samym ogniwie fotowoltaicznym, szkła użytego do pokrycia ogniwa i okablowania elektrycznego ogniwa. Ulepszenia, takie jak materiały, które przekształcają większą część spektrum światła słonecznego w elektryczność, radykalnie zwiększyły wydajność ogniw słonecznych. Przyszłe postępy prawdopodobnie jeszcze bardziej zwiększą wydajność, wyciskając więcej energii elektrycznej ze światła.
Elastyczne formaty
Tradycyjne ogniwo fotowoltaiczne to płaski kawałek krzemu, pokryty szkłem i połączony z metalowym panelem; jest skuteczny, ale niezbyt elastyczny. Obecne badania materiałów fotowoltaicznych doprowadziły do powstania ogniw malowanych na różnych powierzchniach, w tym na arkuszach papieru i plastiku. Inna technika polega na umieszczeniu ultracienkiej warstwy materiału na szkle, dzięki czemu powstaje okno wpuszczające światło i wytwarzające prąd. Większa różnorodność materiałów fotowoltaicznych w przyszłości może prowadzić do farb do domu zasilanych energią słoneczną, kostki brukowej, powłoki, która ładuje telefon komórkowy i innych zaawansowanych aplikacji.
Nanotechnologia
Postępy w nanotechnologii, badania właściwości materiałów na poziomie atomowym i molekularnym, mają ogromny potencjał poprawy ogniw fotowoltaicznych. Na przykład rozmiar mikroskopijnych cząstek w materiałach fotowoltaicznych wpływa na ich zdolność do pochłaniania określonych kolorów światła; poprzez precyzyjne dostrojenie wielkości i kształtu cząsteczek naukowcy mogą zwiększyć ich wydajność. Nanotechnologia może także pewnego dnia doprowadzić do trójwymiarowego komputera stacjonarnego, który wytwarza atomowo precyzyjne ogniwa słoneczne i inne urządzenia po bardzo niskich kosztach.
Solar Car?
Chociaż ogniwa fotowoltaiczne są bardzo obiecujące w przyszłych zastosowaniach, będą również musiały zmierzyć się z pewnymi ograniczeniami fizycznymi. Na przykład jest mało prawdopodobne, aby samochód osobowy całkowicie napędzany słońcem miał wydajność lub użyteczność typowego obecnie napędzanego gazem modelu. Chociaż pojazdy napędzane słońcem startowały w zawodach, są to w większości wysoce wyspecjalizowane prototypy za milion dolarów, które wymagają słonecznych warunków pustynnych. Czynnikiem ograniczającym jest światło słoneczne odbierane przez Ziemię, które w idealnych warunkach wynosi 1000 watów na metr. Najmniejszy praktyczny silnik elektryczny do samochodu wymaga około 40 kW energii; przy 40 procentowej wydajności oznacza to panel słoneczny o powierzchni 100 metrów kwadratowych lub 1000 stóp kwadratowych powierzchni. Z drugiej strony praktyczny panel słoneczny może pewnego dnia zasilić mały pojazd typu runabout do okazjonalnego użytku lub zwiększyć zasięg jazdy w przypadku hybryd plug-in. Ograniczona energia słoneczna ogranicza działanie każdego pojazdu, który opiera się na ogniwach fotowoltaicznych.