Зміст
Перші фотоелектричні осередки, розроблені в 1950-х роках для живлення супутників зв'язку, були дуже неефективними. З тих часів ефективність сонячних батарей постійно зростає, тоді як витрати знижуються, хоча залишається багато можливостей для вдосконалення. На додаток до зниження вартості та більшої ефективності, майбутні досягнення фотоелектричних матеріалів, ймовірно, призведуть до ширшого використання сонячної енергії для нових, екологічно чистих застосувань.
Нижня вартість
Фотоелектричні осередки були ключовими для перших супутників зв'язку, оскільки мало альтернатив могли тривалий час виробляти надійну електроенергію, особливо без технічного обслуговування. Дорога вартість супутника виправдана використанням дорогих сонячних батарей для живлення. З цього часу витрати на сонячні батареї значно впали, що призводить до недорогих мобільних пристроїв, таких як сонячні калькулятори та зарядні пристрої для мобільних телефонів. Для широкомасштабного виробництва електроенергії витрати на кожен ват електроенергії, виробленої від фотоелектрики, залишаються вищими, ніж такі альтернативи, як енергія з вугілля або атомна енергетика. Загальна тенденція зменшення витрат на сонячні батареї, ймовірно, збережеться в осяжному майбутньому.
Більш висока ефективність
Ефективна сонячна батарея виробляє більше електроенергії з даної кількості світла порівняно з неефективною. Ефективність залежить від кількох факторів, включаючи матеріали, які використовуються в фотоелектричній камері, скло, яке використовується для покриття комірки, та електропроводку комірки. Вдосконалення, такі як матеріали, які перетворюють більшу частину світлового спектра Сонця в електрику, кардинально підвищили ефективність сонячних батарей. Майбутній прогрес, швидше за все, збільшить ефективність, витягуючи більше електричної енергії від світла.
Гнучкі формати
Традиційна фотоелектрична комірка - це плоский шматок кремнієвого матеріалу, покритий склом і прикріплений до металевої панелі; він ефективний, але не дуже гнучкий. Поточні дослідження фотоелектричних матеріалів призвели до осередків, намальованих на різних поверхнях, включаючи аркуші паперу та пластику. Інша техніка розміщує на скло ультратонку плівку матеріалу, в результаті чого вікно пропускає світло і виробляє електрику. Більше розмаїття фотоелектричних матеріалів у майбутньому може призвести до отримання сонячної фарби для дому, мощення доріг, шуби, яка заряджає ваш мобільний телефон та інших сучасних програм.
Нанотехнології
Успіхи нанотехнологій, вивчення властивостей матеріалу на атомному та молекулярному рівнях, мають великий потенціал для покращення фотоелектричних клітин. Наприклад, розмір мікроскопічних частинок у фотоелектричних матеріалах впливає на їх здатність поглинати конкретні кольори світла; вдосконалюючи розмір і форму молекул, вчені можуть підвищити їх ефективність. Нанотехнологія також може один день призвести до створення настільного 3D-ер, який виробляє атомічно точні сонячні батареї та інші пристрої за дуже низькою вартістю.
Сонячна машина?
Незважаючи на те, що фотоелектричні клітини мають велику обіцянку в майбутніх програмах, вони також будуть боротися з деякими жорсткими фізичними межами. Наприклад, малоймовірно, що повністю пасажирський автомобіль, що працює на сонці, матиме ефективність або корисність типової поточної моделі, що працює на газі. Незважаючи на те, що транспортні засоби з сонячним двигуном беруть участь у змаганнях, вони здебільшого є високоспеціалізованими прототипами на мільйон доларів, які вимагають сонячних умов пустелі. Обмежуючим фактором є сонячне світло, яке отримує Земля, яке в ідеальних умовах становить 1000 Вт на метр. Найменший практичний електродвигун для автомобіля вимагає близько 40 кВт енергії; при 40-відсотковій ефективності це означає сонячну панель площею 100 квадратних метрів або 1000 квадратних футів. З іншого боку, практична сонячна панель може колись привести в дію невеликий автомобіль, що рухається, для епізодичного використання або розширити діапазон руху для гібридного модуля. Обмежена енергія сонячного світла обмежує продуктивність будь-якого транспортного засобу, який спирається на фотоелектричні комірки.