Η τελευταία έρευνα για τα φωτοβολταϊκά πάνελ

Αυτή τη στιγμή, οι ερευνητές εργάζονται σε τρεις κύριους τομείς της έρευνας για τα φωτοβολταϊκά: το κρυσταλλικό πυρίτιο, τους περοβσκίτες και τα εύκαμπτα ηλιακά κύτταρα. Οι τρεις τομείς αλληλοσυμπληρώνονται και έχουν τη δυνατότητα να κάνουν την φωτοβολταϊκή τεχνολογία ακόμη πιο αποτελεσματική.

Το κρυσταλλικό πυρίτιο είναι το πιο συχνά χρησιμοποιούμενο ημιαγώγιμο υλικό σε ηλιακούς συλλέκτες. Ωστόσο, η απόδοσή του είναι πολύ κάτω από το θεωρητικό όριο. Ως εκ τούτου, οι ερευνητές έχουν αρχίσει να επικεντρώνονται στην ανάπτυξη προηγμένων κρυσταλλικών φωτοβολταϊκών. Το Εθνικό Εργαστήριο Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας επικεντρώνεται επί του παρόντος στην ανάπτυξη υλικών πολλαπλών επαφών III-V που αναμένεται να έχουν επίπεδα απόδοσης έως και 30%.

Οι περοβσκίτες είναι ένας σχετικά νέος τύπος ηλιακών κυψελών που πρόσφατα αποδείχθηκε αποτελεσματικός και αποδοτικός. Αυτά τα υλικά αναφέρονται επίσης ως «φωτοσυνθετικά σύμπλοκα». Έχουν χρησιμοποιηθεί για την αύξηση της απόδοσης των ηλιακών κυψελών. Αναμένεται να κυκλοφορήσουν στο εμπόριο μέσα στα επόμενα χρόνια. Σε σύγκριση με το πυρίτιο, οι περοβσκίτες είναι σχετικά φθηνοί και έχουν ένα ευρύ φάσμα πιθανών εφαρμογών.

Οι περοβσκίτες μπορούν να συνδυαστούν με υλικά πυριτίου για να δημιουργήσουν ένα αποτελεσματικό και ανθεκτικό ηλιακό στοιχείο. Τα ηλιακά στοιχεία από κρύσταλλο περοβσκίτη μπορούν να είναι 20% πιο αποτελεσματικά από το πυρίτιο. Τα υλικά περοβσκίτη και Si-PV έχουν επίσης επιδείξει επίπεδα απόδοσης ρεκόρ έως και 28%. Επιπλέον, οι ερευνητές έχουν αναπτύξει τεχνολογία διπλής όψης που επιτρέπει στα ηλιακά στοιχεία να συλλέγουν ενέργεια και από τις δύο πλευρές του πάνελ. Αυτό είναι ιδιαίτερα ωφέλιμο για εμπορικές εφαρμογές, καθώς εξοικονομεί χρήματα από το κόστος εγκατάστασης.

Εκτός από τους περοβσκίτες, οι ερευνητές διερευνούν επίσης υλικά που μπορούν να λειτουργήσουν ως φορείς φορτίου ή απορροφητές φωτός. Αυτά τα υλικά μπορούν επίσης να βοηθήσουν στην οικονομική χρήση των ηλιακών κυψελών. Μπορούν επίσης να βοηθήσουν στη δημιουργία πάνελ που είναι λιγότερο ευάλωτα σε ζημιές.

Οι ερευνητές εργάζονται αυτή τη στιγμή για τη δημιουργία ενός εξαιρετικά αποδοτικού ηλιακού στοιχείου Tandem Perovskite. Αυτό το στοιχείο αναμένεται να κυκλοφορήσει στο εμπόριο τα επόμενα δύο χρόνια. Οι ερευνητές συνεργάζονται με το Υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ και το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών.

Επιπλέον, οι ερευνητές εργάζονται επίσης πάνω σε νέες μεθόδους συλλογής ηλιακής ενέργειας στο σκοτάδι. Αυτές οι μέθοδοι περιλαμβάνουν την ηλιακή απόσταξη, η οποία χρησιμοποιεί τη θερμότητα από το πάνελ για τον καθαρισμό του νερού. Αυτές οι τεχνικές δοκιμάζονται στο Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ.

Οι ερευνητές διερευνούν επίσης τη χρήση θερμοακτινοβολικών φωτοβολταϊκών συσκευών. Αυτές οι συσκευές χρησιμοποιούν θερμότητα από το πάνελ για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας τη νύχτα. Αυτή η τεχνολογία μπορεί να είναι ιδιαίτερα χρήσιμη σε ψυχρά κλίματα όπου η απόδοση του πάνελ είναι περιορισμένη. Η θερμοκρασία των κυψελών μπορεί να αυξηθεί σε πάνω από 25 βαθμούς Κελσίου σε μια σκοτεινή στέγη. Τα κύτταρα μπορούν επίσης να ψύχονται με νερό, γεγονός που τα καθιστά πιο αποτελεσματικά.

Αυτοί οι ερευνητές ανακάλυψαν πρόσφατα και τη χρήση εύκαμπτων ηλιακών κυψελών. Αυτά τα πάνελ μπορούν να αντέξουν την βύθιση στο νερό και είναι εξαιρετικά ελαφριά. Είναι επίσης σε θέση να αντέξουν σε περίπτωση που τα πατήσει αυτοκίνητο. Η έρευνά τους υποστηρίζεται από το πρόγραμμα Eni-MIT Alliance Solar Frontiers. Κατάφεραν επίσης να αναπτύξουν μια νέα μέθοδο δοκιμής φωτοβολταϊκών κυψελών.

Η πιο πρόσφατη έρευνα σχετικά με τα φωτοβολταϊκά πάνελ επικεντρώνεται στην ανάπτυξη τεχνολογιών που είναι πιο αποδοτικές, λιγότερο δαπανηρές και πιο ανθεκτικές. Αυτές οι ερευνητικές προσπάθειες διεξάγονται από ένα ευρύ φάσμα ομάδων στις Ηνωμένες Πολιτείες και σε όλο τον κόσμο. Οι πιο πολλά υποσχόμενες τεχνολογίες περιλαμβάνουν τα ηλιακά κύτταρα λεπτής μεμβράνης δεύτερης γενιάς και τα εύκαμπτα ηλιακά κύτταρα.