Последние исследования фотоэлектрических панелей

В настоящее время исследователи работают по трём основным направлениям исследований фотовольтаики: кристаллическому кремнию, перовскитам и гибким солнечным элементам. Эти три направления дополняют друг друга и потенциально способны сделать фотовольтаическую технологию ещё более эффективной.

Кристаллический кремний — наиболее распространённый полупроводниковый материал, используемый в солнечных панелях. Однако его эффективность значительно ниже теоретического предела. Поэтому исследователи сосредоточились на разработке современных кристаллических фотоэлектрических систем. Национальная лаборатория возобновляемой энергии в настоящее время занимается разработкой многопереходных материалов III-V, которые, как ожидается, будут иметь эффективность до 30%.

Перовскиты — относительно новый тип солнечных элементов, эффективность и производительность которых недавно были продемонстрированы. Эти материалы также называют «фотосинтетическими комплексами». Они используются для повышения эффективности солнечных элементов. Ожидается, что их коммерческое использование начнётся в ближайшие несколько лет. По сравнению с кремнием, перовскиты относительно недороги и имеют широкий спектр потенциальных применений.

Перовскиты можно комбинировать с кремниевыми материалами для создания эффективных и долговечных солнечных элементов. Солнечные элементы на основе кристаллов перовскита могут быть на 20% эффективнее кремниевых. Перовскитные и кремниевые фотоэлектрические материалы также демонстрируют рекордный КПД — до 28%. Кроме того, исследователи разработали двустороннюю технологию, позволяющую солнечным элементам собирать энергию с обеих сторон панели. Это особенно выгодно для коммерческого применения, поскольку позволяет сэкономить на установке.

Помимо перовскитов, исследователи также изучают материалы, способные служить носителями заряда или поглотителями света. Эти материалы также могут помочь повысить экономичность солнечных элементов. Они также могут помочь в создании панелей, менее подверженных повреждениям.

В настоящее время исследователи работают над созданием чрезвычайно эффективного тандемного перовскитного солнечного элемента. Ожидается, что этот элемент будет запущен в коммерческое производство в ближайшие пару лет. Исследователи сотрудничают с Министерством энергетики США и Национальным научным фондом.

Кроме того, исследователи работают над новыми методами сбора солнечной энергии в темноте. К ним относится солнечная дистилляция, при которой тепло солнечных панелей используется для очистки воды. Эти методы проходят испытания в Стэнфордском университете.

Исследователи также изучают использование терморадиационных фотоэлектрических устройств. Эти устройства используют тепло от панели для генерации электроэнергии в ночное время. Эта технология может быть особенно полезна в холодном климате, где эффективность панелей ограничена. Температура ячеек может достигать более 25 °C на темной крыше. Ячейки также могут охлаждаться водой, что повышает их эффективность.

Эти исследователи также недавно открыли применение гибких солнечных элементов. Эти панели выдерживают погружение в воду и чрезвычайно лёгкие. Они также способны выдержать наезд автомобиля. Их исследование поддерживается программой «Solar Frontiers» альянса Eni-MIT. Им также удалось разработать новый метод тестирования фотоэлектрических элементов.

Новейшие исследования в области фотоэлектрических панелей направлены на разработку более эффективных, менее затратных и долговечных технологий. Эти исследования ведутся различными исследовательскими группами в США и по всему миру. К наиболее перспективным технологиям относятся тонкоплёночные солнечные элементы второго поколения и гибкие солнечные элементы.