A legújabb kutatások a fotovoltaikus panelekről

Jelenleg a kutatók a fotovoltaikus kutatás három fő területén dolgoznak: a kristályos szilíciumon, a perovszkitokon és a flexibilis napelemeken. A három terület kiegészíti egymást, és lehetőséget kínál arra, hogy a fotovoltaikus technológia még hatékonyabbá váljon.

A kristályos szilícium a napelemekben leggyakrabban használt félvezető anyag. Hatékonysága azonban jóval az elméleti határ alatt van. Ezért a kutatók elkezdtek a fejlett kristályos fotovoltaikus rendszerek fejlesztésére összpontosítani. A Nemzeti Megújuló Energia Laboratórium jelenleg III-V többátmenetes anyagok fejlesztésére összpontosít, amelyek várhatóan akár 30%-os hatásfokot is elérhetnek.

A perovszkitok viszonylag új típusú napelemek, amelyekről a közelmúltban kimutatták, hogy hatékonyak és eredményesek. Ezeket az anyagokat "fotoszintetikus komplexeknek" is nevezik. A napelemek hatékonyságának növelésére használják őket. Várhatóan a következő néhány évben kereskedelmi forgalomba kerülnek. A szilíciumhoz képest a perovszkitok viszonylag olcsók, és széles körű alkalmazási lehetőségekkel rendelkeznek.

A perovszkitok szilícium anyagokkal kombinálhatók hatékony és tartós napelemek létrehozásához. A perovszkit kristályos napelemek 20 százalékkal hatékonyabbak lehetnek, mint a szilícium. A perovszkit és a Si-PV anyagok rekordhatékonysági szintet mutattak, akár 28 százalékot is. Ezenkívül a kutatók kifejlesztettek egy kétoldalas technológiát, amely lehetővé teszi a napelemek számára, hogy a panel mindkét oldaláról energiát nyerjenek. Ez különösen előnyös a kereskedelmi alkalmazásoknál, mivel pénzt takarít meg a telepítési költségeken.

A perovszkitok mellett a kutatók olyan anyagokat is vizsgálnak, amelyek töltéshordozóként vagy fényelnyelőként működhetnek. Ezek az anyagok segíthetnek a napelemek gazdaságosabb előállításában is. Segíthetnek olyan panelek létrehozásában is, amelyek kevésbé érzékenyek a sérülésekre.

A kutatók jelenleg egy rendkívül hatékony tandem perovszkit napelem létrehozásán dolgoznak. A cella várhatóan a következő néhány évben kereskedelmi forgalomba kerül. A kutatók együttműködnek az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériumával és a Nemzeti Tudományos Alapítvánnyal.

Emellett a kutatók új módszereken is dolgoznak a napenergia sötétben történő kinyerésére. Ezek a módszerek magukban foglalják a napdesztillációt, amely a panel hőjét használja fel a víz tisztítására. Ezeket a technikákat a Stanford Egyetemen tesztelik.

A kutatók a termoradiatív fotovoltaikus eszközök használatát is vizsgálják. Ezek az eszközök a panelek hőjét használják fel éjszakai áramtermelésre. Ez a technológia különösen hasznos lehet hideg éghajlaton, ahol a panelek hatékonysága korlátozott. A cellák hőmérséklete sötét tetőn akár 25°C fölé is emelkedhet. A cellák vízzel is hűthetők, ami hatékonyabbá teszi őket.

Ezek a kutatók a közelmúltban felfedezték a rugalmas napelemek használatát is. Ezek a panelek ellenállnak a vízbe merítésnek és rendkívül könnyűek. Azt is kibírják, ha egy autó elgázolja őket. Kutatásukat az Eni-MIT Alliance Solar Frontiers Program támogatja. Emellett egy új módszert is kidolgoztak a napelemek tesztelésére.

A fotovoltaikus panelekkel kapcsolatos legújabb kutatások a hatékonyabb, olcsóbb és tartósabb technológiák fejlesztésére összpontosítanak. Ezeket a kutatási erőfeszítéseket számos csoport végzi az Egyesült Államokban és világszerte. A legígéretesebb technológiák közé tartoznak a második generációs vékonyrétegű napelemek és a rugalmas napelemek.