ფოტოელექტრული პანელების შესახებ უახლესი კვლევები

ამჟამად, მკვლევრები ფოტოელექტრული ტექნოლოგიების კვლევის სამ ძირითად სფეროზე მუშაობენ: კრისტალური სილიციუმი, პეროვსკიტები და მოქნილი მზის უჯრედები. ეს სამი სფერო ერთმანეთს ავსებს და მათ აქვთ პოტენციალი, ფოტოელექტრული ტექნოლოგია კიდევ უფრო ეფექტური გახადონ.

კრისტალური სილიციუმი მზის პანელებში ყველაზე ხშირად გამოყენებული ნახევარგამტარი მასალაა. თუმცა, მისი ეფექტურობა თეორიულ ზღვარს გაცილებით დაბალია. ამიტომ, მკვლევარებმა ყურადღება გამახვილეს მოწინავე კრისტალური ფოტოელექტრული სისტემების შემუშავებაზე. განახლებადი ენერგიის ეროვნული ლაბორატორია ამჟამად ფოკუსირებულია III-V მრავალჯერადი შეერთების მასალების შემუშავებაზე, რომელთა ეფექტურობის დონე, სავარაუდოდ, 30%-მდე იქნება.

პეროვსკიტები მზის უჯრედების შედარებით ახალი ტიპია, რომლებიც ახლახანს დადასტურდა მათი ეფექტურობა და ეფექტიანობა. ამ მასალებს ასევე „ფოტოსინთეზურ კომპლექსებს“ უწოდებენ. ისინი გამოიყენება მზის უჯრედების ეფექტურობის გასაზრდელად. მოსალოდნელია, რომ მათი კომერციალიზაცია მომდევნო რამდენიმე წლის განმავლობაში მოხდება. სილიციუმთან შედარებით, პეროვსკიტები შედარებით იაფია და აქვთ პოტენციური გამოყენების ფართო სპექტრი.

პეროვსკიტების სილიკონის მასალებთან შერწყმა შესაძლებელია ეფექტური და გამძლე მზის უჯრედის შესაქმნელად. პეროვსკიტის კრისტალური მზის უჯრედები შეიძლება 20 პროცენტით უფრო ეფექტური იყოს, ვიდრე სილიციუმი. პეროვსკიტის და Si-PV მასალებმა ასევე აჩვენეს რეკორდული ეფექტურობის დონე 28 პროცენტამდე. გარდა ამისა, მკვლევარებმა შეიმუშავეს ბიფაციალური ტექნოლოგია, რომელიც საშუალებას აძლევს მზის უჯრედებს მიიღონ ენერგია პანელის ორივე მხრიდან. ეს განსაკუთრებით სასარგებლოა კომერციული გამოყენებისთვის, რადგან ის ზოგავს ფულს ინსტალაციის ხარჯებზე.

პეროვსკიტების გარდა, მკვლევარები ასევე იკვლევენ მასალებს, რომლებსაც შეუძლიათ იმოქმედონ როგორც მუხტის მატარებლები ან სინათლის შთამნთქმელები. ამ მასალებს ასევე შეუძლიათ ხელი შეუწყონ მზის უჯრედების უფრო ეკონომიურობას. მათ ასევე შეუძლიათ შექმნან პანელები, რომლებიც ნაკლებად მგრძნობიარეა დაზიანების მიმართ.

ამჟამად მკვლევარები მუშაობენ უკიდურესად ეფექტური ტანდემ პეროვსკიტის მზის უჯრედის შექმნაზე. ამ უჯრედის კომერციალიზაცია მომდევნო რამდენიმე წელიწადში იგეგმება. მკვლევარები თანამშრომლობენ აშშ-ის ენერგეტიკის დეპარტამენტთან და ეროვნულ სამეცნიერო ფონდთან.

გარდა ამისა, მკვლევარები ასევე მუშაობენ მზის ენერგიის სიბნელეში მოპოვების ახალ მეთოდებზე. ეს მეთოდები მოიცავს მზის დისტილაციას, რომელიც პანელიდან გამომავალ სითბოს იყენებს წყლის გასაწმენდად. ეს ტექნიკა სტენფორდის უნივერსიტეტში ტესტირებას გადის.

მკვლევრები ასევე იკვლევენ თერმორადიაციული ფოტოელექტრული მოწყობილობების გამოყენებას. ეს მოწყობილობები პანელიდან მიღებულ სითბოს იყენებენ ღამით ელექტროენერგიის გამოსამუშავებლად. ეს ტექნოლოგია განსაკუთრებით სასარგებლო შეიძლება იყოს ცივ კლიმატურ პირობებში, სადაც პანელის ეფექტურობა შეზღუდულია. უჯრედების ტემპერატურა შეიძლება გაიზარდოს 25 გრადუს ცელსიუსზე მეტად ბნელ სახურავზე. უჯრედების გაგრილება ასევე შესაძლებელია წყლით, რაც მათ უფრო ეფექტურს ხდის.

ამ მკვლევარებმა ასევე ცოტა ხნის წინ აღმოაჩინეს მოქნილი მზის უჯრედების გამოყენება. ამ პანელებს შეუძლიათ წყალში ჩაძირვა და უკიდურესად მსუბუქია. მათ ასევე შეუძლიათ გაუძლონ ავტომობილის მიერ გადაჯდომას. მათ კვლევას მხარს უჭერს Eni-MIT Alliance Solar Frontiers პროგრამა. მათ ასევე შეძლეს ფოტოელექტრული უჯრედების ტესტირების ახალი მეთოდის შემუშავება.

ფოტოელექტრული პანელების უახლესი კვლევები ფოკუსირებულია უფრო ეფექტური, ნაკლებად ძვირი და გამძლე ტექნოლოგიების შემუშავებაზე. ამ კვლევით სამუშაოებს ახორციელებენ სხვადასხვა ჯგუფები ამერიკის შეერთებულ შტატებსა და მთელ მსოფლიოში. ყველაზე პერსპექტიულ ტექნოლოგიებს შორისაა მეორე თაობის თხელფირიანი მზის უჯრედები და მოქნილი მზის უჯრედები.