Nýjustu rannsóknir á sólarsellum

Eins og er vinna vísindamenn að þremur meginsviðum rannsókna á ljósaflsorku: kristallað kísill, perovskít og sveigjanlegum sólarsellum. Þessi þrjú svið bæta hvort annað upp og hafa möguleika á að gera ljósaflsorkutækni enn skilvirkari.

Kristallað kísill er algengasta hálfleiðandi efnið í sólarplötum. Hins vegar er skilvirkni þess mun undir fræðilegum mörkum. Þess vegna hafa vísindamenn byrjað að einbeita sér að þróun háþróaðra kristallaðra sólarorkuvera. Þjóðarrannsóknarstofan í endurnýjanlegri orku einbeitir sér nú að þróun III-V fjöltengingarefna sem búist er við að hafi allt að 30% skilvirkni.

Perovskít eru tiltölulega ný tegund sólarsella sem nýlega hefur verið sýnt fram á að vera áhrifarík og skilvirk. Þessi efni eru einnig kölluð „ljóstillífandi fléttur“. Þau hafa verið notuð til að auka skilvirkni sólarsella. Búist er við að þau verði markaðssett innan næstu ára. Í samanburði við sílikon eru perovskít tiltölulega ódýr og hafa fjölbreytt úrval af mögulegum notkunarmöguleikum.

Hægt er að sameina perovskít við kísilefni til að búa til skilvirkar og endingargóðar sólarsellur. Perovskítkristallsólarsellur geta verið 20 prósent skilvirkari en kísill. Perovskít og Si-PV efni hafa einnig sýnt metnýtni, allt að 28 prósent. Að auki hafa vísindamenn þróað tvíhliða tækni sem gerir sólarsellunum kleift að nýta orku frá báðum hliðum sólarrafhlöðunnar. Þetta er sérstaklega gagnlegt fyrir viðskiptaleg notkun, þar sem það sparar peninga í uppsetningarkostnaði.

Auk perovskíta eru vísindamenn einnig að kanna efni sem geta virkað sem hleðsluflutningsaðilar eða ljósgleyparar. Þessi efni geta einnig hjálpað til við að gera sólarsellur hagkvæmari. Þau geta einnig hjálpað til við að búa til sólarplötur sem eru minna viðkvæmar fyrir skemmdum.

Rannsakendur vinna nú að því að búa til afar skilvirka Tandem Perovskite sólarsellu. Gert er ráð fyrir að þessi sólarsella verði markaðssett á næstu tveimur árum. Rannsakendurnir eru í samstarfi við bandaríska orkumálaráðuneytið og Þjóðarvísindasjóðinn.

Að auki eru vísindamenn einnig að vinna að nýjum aðferðum til að nýta sólarorku í myrkri. Þessar aðferðir fela í sér sólareimingu, þar sem hitinn frá sólarplötunni er notaður til að hreinsa vatn. Þessar aðferðir eru prófaðar við Stanford háskóla.

Rannsakendur eru einnig að rannsaka notkun hitastýrðra sólarrafhlöðutækja. Þessi tæki nota hita frá sólarrafhlöðunum til að framleiða rafmagn á nóttunni. Þessi tækni getur verið sérstaklega gagnleg í köldu loftslagi þar sem skilvirkni sólarrafhlöðu er takmörkuð. Hitastig frumnanna getur farið upp í meira en 25°C á dimmu þaki. Einnig er hægt að kæla frumurnar með vatni, sem gerir þær skilvirkari.

Þessir vísindamenn hafa einnig nýlega uppgötvað notkun sveigjanlegra sólarsella. Þessar spjöld þola að vera kafin í vatn og eru afar léttar. Þær þola einnig að vera keyrðar yfir af bíl. Rannsóknir þeirra eru studdar af Eni-MIT Alliance Solar Frontiers Program. Þeim hefur einnig tekist að þróa nýja aðferð til að prófa sólarsellur.

Nýjustu rannsóknir á sólarsellum beinast að því að þróa tækni sem er skilvirkari, ódýrari og endingarbetri. Þessar rannsóknir eru gerðar af fjölmörgum hópum í Bandaríkjunum og um allan heim. Meðal efnilegustu tækninnar eru þunnfilmusólarsellur af annarri kynslóð og sveigjanlegar sólarsellur.