Jaunākie pētījumi par fotoelektriskajiem paneļiem

Pašlaik pētnieki strādā pie trim galvenajām fotoelektrisko pētījumu jomām: kristāliskā silīcija, perovskītiem un elastīgām saules baterijām. Šīs trīs jomas viena otru papildina, un tām ir potenciāls padarīt fotoelektrisko tehnoloģiju vēl efektīvāku.

Kristāliskais silīcijs ir visbiežāk izmantotais pusvadītāju materiāls saules paneļos. Tomēr tā efektivitāte ir daudz zemāka par teorētisko robežu. Tāpēc pētnieki ir sākuši koncentrēties uz modernu kristālisku fotoelektrisko elementu izstrādi. Nacionālā atjaunojamās enerģijas laboratorija pašlaik koncentrējas uz III-V daudzsavienojumu materiālu izstrādi, kuru paredzamais efektivitātes līmenis ir līdz pat 30%.

Perovskīti ir salīdzinoši jauns saules bateriju veids, kas nesen ir pierādījis savu efektivitāti un lietderību. Šos materiālus sauc arī par "fotosintēzes kompleksiem". Tie ir izmantoti, lai palielinātu saules bateriju efektivitāti. Paredzams, ka tie tiks komercializēti nākamo dažu gadu laikā. Salīdzinot ar silīciju, perovskīti ir salīdzinoši lēti un tiem ir plašs potenciālu pielietojumu klāsts.

Perovskītus var kombinēt ar silīcija materiāliem, lai izveidotu efektīvu un izturīgu saules bateriju. Perovskīta kristāla saules baterijas var būt par 20 procentiem efektīvākas nekā silīcija. Arī perovskīta un Si-PV materiāli ir uzrādījuši rekordlielu efektivitāti līdz pat 28 procentiem. Turklāt pētnieki ir izstrādājuši divfāžu tehnoloģiju, kas ļauj saules baterijām iegūt enerģiju no abām paneļa pusēm. Tas ir īpaši izdevīgi komerciāliem lietojumiem, jo ​​tas ietaupa uzstādīšanas izmaksas.

Papildus perovskītiem pētnieki pēta arī materiālus, kas var darboties kā lādiņnesēji vai gaismas absorbētāji. Šie materiāli var arī palīdzēt padarīt saules baterijas ekonomiskākas. Tie var arī palīdzēt radīt paneļus, kas ir mazāk pakļauti bojājumiem.

Pētnieki pašlaik strādā pie ārkārtīgi efektīvas tandēma perovskīta saules baterijas izveides. Paredzams, ka šī baterija tiks komercializēta nākamo pāris gadu laikā. Pētnieki sadarbojas ar ASV Enerģētikas departamentu un Nacionālo zinātnes fondu.

Turklāt pētnieki strādā arī pie jaunām saules enerģijas ieguves metodēm tumsā. Šīs metodes ietver saules destilāciju, kurā ūdens attīrīšanai tiek izmantots paneļa siltums. Šīs metodes tiek testētas Stenfordas Universitātē.

Pētnieki arī pēta termoradiatīvo PV ierīču izmantošanu. Šīs ierīces izmanto paneļa siltumu, lai naktī ražotu elektroenerģiju. Šī tehnoloģija var būt īpaši noderīga aukstā klimatā, kur paneļu efektivitāte ir ierobežota. Uz tumša jumta elementu temperatūra var paaugstināties līdz vairāk nekā 25 °C. Elementus var arī atdzesēt ar ūdeni, kas padara tos efektīvākus.

Šie pētnieki nesen ir atklājuši arī elastīgu saules bateriju izmantošanu. Šie paneļi var izturēt iegremdēšanu ūdenī un ir ārkārtīgi viegli. Tie spēj izturēt arī automašīnas sabraukšanu. Viņu pētījumu atbalsta Eni-MIT alianses Solar Frontiers programma. Viņiem ir izdevies arī izstrādāt jaunu PV bateriju testēšanas metodi.

Jaunākie pētījumi par fotoelektriskajiem paneļiem ir vērsti uz tādu tehnoloģiju izstrādi, kas ir efektīvākas, lētākas un izturīgākas. Šos pētījumus veic dažādas grupas Amerikas Savienotajās Valstīs un visā pasaulē. Visdaudzsološākās tehnoloģijas ietver otrās paaudzes plānplēves saules baterijas un elastīgās saules baterijas.