Naujausi fotovoltinių plokščių tyrimai

Šiuo metu mokslininkai dirba trijose pagrindinėse fotovoltinių technologijų tyrimų srityse: kristalinio silicio, perovskitų ir lanksčių saulės elementų. Šios trys sritys viena kitą papildo ir turi potencialo dar labiau padidinti fotovoltinių technologijų efektyvumą.

Kristalinis silicis yra dažniausiai saulės baterijose naudojama puslaidininkinė medžiaga. Tačiau jos efektyvumas yra gerokai mažesnis už teorinę ribą. Todėl tyrėjai pradėjo koncentruotis į pažangių kristalinių FV kūrimą. Nacionalinė atsinaujinančios energijos laboratorija šiuo metu daugiausia dėmesio skiria III-V daugiasandūrių medžiagų, kurių efektyvumas turėtų siekti iki 30 %, kūrimui.

Perovskitai yra gana naujas saulės elementų tipas, kurio efektyvumas ir našumas neseniai buvo įrodytas. Šios medžiagos dar vadinamos „fotosintezės kompleksais“. Jos buvo naudojamos saulės elementų efektyvumui didinti. Tikimasi, kad per ateinančius kelerius metus jos bus komercializuotai pradėtos pardavinėti. Palyginti su siliciu, perovskitai yra gana nebrangūs ir turi platų potencialių pritaikymų spektrą.

Perovskitai gali būti derinami su silicio medžiagomis, siekiant sukurti efektyvų ir patvarų saulės elementą. Perovskito kristalo saulės elementai gali būti 20 procentų efektyvesni nei silicio. Perovskito ir Si-PV medžiagų efektyvumas taip pat pasiekė rekordinį lygį – iki 28 procentų. Be to, tyrėjai sukūrė dvifazę technologiją, kuri leidžia saulės elementams kaupti energiją iš abiejų plokštės pusių. Tai ypač naudinga komerciniams taikymams, nes sutaupoma pinigų įrengimui.

Be perovskitų, tyrėjai taip pat tyrinėja medžiagas, kurios gali veikti kaip krūvininkai arba šviesos sugėrikliai. Šios medžiagos taip pat gali padėti sutaupyti saulės elementų. Jos taip pat gali padėti sukurti mažiau pažeidžiamas plokštes.

Šiuo metu tyrėjai kuria itin efektyvų tandeminį perovskito saulės elementą. Tikimasi, kad šis elementas bus komercializuotas per ateinančius porą metų. Tyrėjai bendradarbiauja su JAV Energetikos departamentu ir Nacionaliniu mokslo fondu.

Be to, tyrėjai taip pat dirba su naujais saulės energijos gavimo tamsoje metodais. Šie metodai apima saulės distiliavimą, kurio metu vanduo išvalomas naudojant saulės baterijos skleidžiamą šilumą. Šie metodai yra testuojami Stanfordo universitete.

Tyrėjai taip pat tiria termoradiacinių FV įrenginių naudojimą. Šie įrenginiai naudoja saulės baterijų skleidžiamą šilumą elektrai gaminti naktį. Ši technologija gali būti ypač naudinga šalto klimato sąlygomis, kur saulės baterijų efektyvumas yra ribotas. Ant tamsaus stogo elementų temperatūra gali pakilti iki daugiau nei 25 °C. Elementus taip pat galima vėsinti vandeniu, todėl jie yra efektyvesni.

Šie tyrėjai taip pat neseniai atrado lanksčių saulės elementų panaudojimą. Šios plokštės gali atlaikyti panardinimą į vandenį ir yra itin lengvos. Jos taip pat gali atlaikyti automobilio pervažiavimą. Jų tyrimus remia Eni-MIT aljanso „Solar Frontiers“ programa. Jiems taip pat pavyko sukurti naują PV elementų bandymo metodą.

Naujausi fotovoltinių plokščių tyrimai yra skirti efektyvesnių, pigesnių ir patvaresnių technologijų kūrimui. Šiuos tyrimus atlieka įvairios grupės Jungtinėse Amerikos Valstijose ir visame pasaulyje. Perspektyviausios technologijos apima antros kartos plonasluoksnes saulės baterijas ir lanksčias saulės baterijas.