Conţinut
Primele celule fotovoltaice, dezvoltate în anii '50 pentru sateliții de comunicații cu energie, au fost foarte ineficiente. Începând cu acele zile, eficiența celulelor solare a crescut constant, în timp ce costurile au scăzut, deși rămâne mult loc pentru îmbunătățiri. În plus față de costuri mai mici și eficiență mai bună, progresele viitoare ale materialelor fotovoltaice vor duce probabil la o utilizare mai largă a energiei solare pentru aplicații noi, ecologice.
Cost scăzut
Celulele fotovoltaice au fost cheia primilor sateliți de comunicații, deoarece puține alternative ar putea produce energie electrică fiabilă pentru perioade îndelungate, în special fără întreținere. Costul ridicat al unui satelit a justificat folosirea celulelor solare costisitoare pentru energie. De atunci, costurile pentru celulele solare au scăzut semnificativ, ceea ce duce la dispozitive mobile ieftine, cum ar fi calculatoarele cu energie solară și încărcătoarele pentru telefoane mobile. Pentru generarea pe scară largă, costul pentru fiecare watt de energie electrică produsă din fotovoltaică rămâne mai mare decât alternativele precum energia din cărbune sau energia nucleară. Tendința generală de scădere a costurilor pentru celulele solare este probabil să continue în viitorul prevăzut.
Eficiență mai mare
O celulă solară eficientă produce mai multă energie electrică dintr-o cantitate dată de lumină în comparație cu una ineficientă. Eficiența depinde de mai mulți factori, inclusiv materialele utilizate în celula fotovoltaică însăși, sticla folosită pentru acoperirea celulei și cablurile electrice ale celulei. Îmbunătățirile, cum ar fi materialele care transformă o parte mai mare a spectrului luminos al Soarelui în energie electrică au crescut radical eficiența celulelor solare. Progresele viitoare vor crește eficiența în continuare, reducând mai multă energie electrică din lumină.
Formate flexibile
O celulă fotovoltaică tradițională este o piesă plată din material siliciu, acoperită în sticlă și lipită de un panou metalic; este eficient, dar nu foarte flexibil. Cercetările actuale în materiale fotovoltaice au condus la celule vopsite pe o varietate de suprafețe, inclusiv hârtie și foi de plastic. O altă tehnică plasează un film ultra-subțire de material pe sticlă, rezultând o fereastră care lasă lumina și produce energie electrică. O varietate mai mare de materiale fotovoltaice în viitor poate duce la vopsea de casă cu energie solară, pavaj rutier, o haină care îți reîncarcă telefonul mobil și alte aplicații avansate.
Nanotehnologie
Avansele în nanotehnologie, studiul proprietăților materialului la nivel atomic și molecular, au un potențial mare de îmbunătățire a celulelor fotovoltaice. De exemplu, mărimea particulelor microscopice din materialele fotovoltaice afectează capacitatea lor de a absorbi anumite culori de lumină; prin reglarea fină a mărimii și formei moleculelor, oamenii de știință le pot crește eficiența. Nanotehnologia poate duce, de asemenea, într-o zi la un desktop 3D-er care produce celule solare cu precizie atomică și alte dispozitive la costuri foarte mici.
Mașină solară?
Deși celulele fotovoltaice au o promisiune mare în aplicațiile viitoare, ele vor face față și unor limite fizice grele. De exemplu, este puțin probabil ca o mașină de călători complet alimentată cu soare să aibă performanța sau utilitatea unui model tipic curent alimentat cu gaz. Deși vehiculele solare au rulat în competiții, acestea sunt în mare parte prototipuri extrem de specializate de milioane de dolari, care necesită condiții însorite de deșert. Factorul limitant este lumina solară pe care o primește Pământul, care se ridică la 1.000 de wați pe metru în condiții ideale. Cel mai mic motor electric practic pentru o mașină necesită aproximativ 40kW de energie; la 40% de eficiență, aceasta înseamnă un panou solar de 100 de metri pătrați sau 1.000 de metri pătrați în suprafață. Pe de altă parte, un panou solar practic ar putea alimenta într-o zi un vehicul mic, care să fie folosit ocazional sau să extindă gama de conducere pentru un hibrid cu plug-in. Energia limitată în lumina soarelui restricționează performanța oricărui vehicul care se bazează pe celule fotovoltaice.