Найноўшыя даследаванні фотаэлектрычных панэляў

У цяперашні час даследчыкі працуюць над трыма асноўнымі напрамкамі даследаванняў фотаэлектрыкі: крышталічны крэмній, пероўскіты і гнуткія сонечныя элементы. Гэтыя тры напрамкі дапаўняюць адна адну і маюць патэнцыял зрабіць фотаэлектрычную тэхналогію яшчэ больш эфектыўнай.

Крышталічны крэмній з'яўляецца найбольш распаўсюджаным паўправадніковым матэрыялам у сонечных панэлях. Аднак яго эфектыўнасць значна ніжэйшая за тэарэтычную мяжу. Таму даследчыкі пачалі засяроджвацца на распрацоўцы перадавых крышталічных фотаэлектрычных элементаў. Нацыянальная лабараторыя аднаўляльных крыніц энергіі ў цяперашні час засяроджваецца на распрацоўцы шматканальных матэрыялаў III-V групы, якія, як чакаецца, будуць мець узровень эфектыўнасці да 30%.

Пероўскіты — гэта адносна новы тып сонечных элементаў, эфектыўнасць і дзейснасць якіх нядаўна была даказаная. Гэтыя матэрыялы таксама называюць «фотасінтэтычнымі комплексамі». Яны выкарыстоўваюцца для павышэння эфектыўнасці сонечных элементаў. Чакаецца, што яны будуць камерцыялізаваны ў бліжэйшыя некалькі гадоў. У параўнанні з крэмніем, пероўскіты адносна недарагія і маюць шырокі спектр патэнцыйных ужыванняў.

Пероўскіты можна спалучаць з крэмніевымі матэрыяламі для стварэння эфектыўных і трывалых сонечных элементаў. Крышталічныя сонечныя элементы на аснове пероўскіту могуць быць на 20 працэнтаў больш эфектыўнымі, чым крэмніевыя. Пероўскітныя і Si-PV матэрыялы таксама паказалі рэкордныя ўзроўні эфектыўнасці да 28 працэнтаў. Акрамя таго, даследчыкі распрацавалі двухбаковую тэхналогію, якая дазваляе сонечным элементам збіраць энергію з абодвух бакоў панэлі. Гэта асабліва карысна для камерцыйных мэт, бо дазваляе зэканоміць грошы на выдатках на ўстаноўку.

Акрамя пероўскітаў, даследчыкі таксама вывучаюць матэрыялы, якія могуць выступаць у якасці носьбітаў зарада або паглынальнікаў святла. Гэтыя матэрыялы таксама могуць дапамагчы зрабіць сонечныя элементы больш эканамічнымі. Яны таксама могуць дапамагчы ў стварэнні панэляў, менш схільных да пашкоджанняў.

Даследчыкі ў цяперашні час працуюць над стварэннем надзвычай эфектыўнай сонечнай батарэі Tandem Perovskite. Чакаецца, што гэтая батарэя будзе камерцыялізавана ў бліжэйшыя пару гадоў. Даследчыкі супрацоўнічаюць з Міністэрствам энергетыкі ЗША і Нацыянальным навуковым фондам.

Акрамя таго, даследчыкі таксама працуюць над новымі метадамі збору сонечнай энергіі ў цемры. Да гэтых метадаў адносіцца сонечная дыстыляцыя, пры якой цяпло ад панэлі выкарыстоўваецца для ачысткі вады. Гэтыя метады праходзяць выпрабаванні ў Стэнфардскім універсітэце.

Даследчыкі таксама вывучаюць выкарыстанне тэрмарадыяцыйных фотаэлектрычных прылад. Гэтыя прылады выкарыстоўваюць цяпло ад панэлі для выпрацоўкі электрычнасці ўначы. Гэтая тэхналогія можа быць асабліва карыснай у халодным клімаце, дзе эфектыўнасць панэляў абмежаваная. Тэмпература элементаў можа павялічыцца да больш чым 25°C на цёмным даху. Элементы таксама можна астуджаць вадой, што робіць іх больш эфектыўнымі.

Гэтыя даследчыкі нядаўна таксама адкрылі для сябе магчымасць выкарыстання гнуткіх сонечных элементаў. Гэтыя панэлі могуць вытрымліваць апусканне ў ваду і надзвычай лёгкія. Яны таксама здольныя вытрымаць наезд аўтамабіля. Іх даследаванні падтрымліваюцца праграмай Eni-MIT Alliance Solar Frontiers. Яны таксама змаглі распрацаваць новы метад тэсціравання фотаэлектрычных элементаў.

Найноўшыя даследаванні фотаэлектрычных панэляў сканцэнтраваны на распрацоўцы больш эфектыўных, менш дарагіх і больш даўгавечных тэхналогій. Гэтыя даследчыя намаганні праводзяцца шырокім колам груп у Злучаных Штатах і па ўсім свеце. Да найбольш перспектыўных тэхналогій адносяцца тонкаплёнкавыя сонечныя элементы другога пакалення і гнуткія сонечныя элементы.