Найновіші дослідження фотоелектричних панелей

Наразі дослідники працюють над трьома основними напрямками досліджень фотоелектричних систем: кристалічний кремній, перовскіти та гнучкі сонячні елементи. Ці три напрямки доповнюють один одного та мають потенціал зробити фотоелектричні технології ще ефективнішими.

Кристалічний кремній є найпоширенішим напівпровідниковим матеріалом у сонячних панелях. Однак його ефективність значно нижча за теоретичну межу. Тому дослідники почали зосереджуватися на розробці вдосконалених кристалічних фотоелектричних елементів. Національна лабораторія відновлюваної енергетики зараз зосереджена на розробці багатоперехідних матеріалів III-V групи, які, як очікується, матимуть рівень ефективності до 30%.

Перовскіти – це відносно новий тип сонячних елементів, ефективність та продуктивність яких нещодавно була доведена. Ці матеріали також називають «фотосинтетичними комплексами». Їх використовують для підвищення ефективності сонячних елементів. Очікується, що вони стануть комерціалізованими протягом наступних кількох років. Порівняно з кремнієм, перовскіти є відносно недорогими та мають широкий спектр потенційних застосувань.

Перовскіти можна поєднувати з кремнієвими матеріалами для створення ефективних та довговічних сонячних елементів. Перовскітні кристалічні сонячні елементи можуть бути на 20 відсотків ефективнішими за кремнієві. Перовскітні та Si-PV матеріали також продемонстрували рекордні рівні ефективності до 28 відсотків. Крім того, дослідники розробили двосторонню технологію, яка дозволяє сонячним елементам збирати енергію з обох боків панелі. Це особливо корисно для комерційного застосування, оскільки заощаджує кошти на витратах на встановлення.

Окрім перовскітів, дослідники також досліджують матеріали, які можуть виступати в ролі носіїв заряду або поглиначів світла. Ці матеріали також можуть допомогти зробити сонячні елементи більш економічними. Вони також можуть допомогти створити панелі, менш схильні до пошкоджень.

Наразі дослідники працюють над створенням надзвичайно ефективної сонячної батареї Tandem Perovskite. Очікується, що ця батарея буде комерціалізована протягом наступних кількох років. Дослідники співпрацюють з Міністерством енергетики США та Національним науковим фондом.

Крім того, дослідники також працюють над новими методами збору сонячної енергії в темряві. Ці методи включають сонячну дистиляцію, яка використовує тепло від панелі для очищення води. Ці методи тестуються в Стенфордському університеті.

Дослідники також досліджують використання терморадіаційних фотоелектричних пристроїв. Ці пристрої використовують тепло від панелі для вироблення електроенергії вночі. Ця технологія може бути особливо корисною в холодному кліматі, де ефективність панелей обмежена. Температура елементів може підвищуватися до понад 25°C на темному даху. Елементи також можна охолоджувати водою, що робить їх більш ефективними.

Ці дослідники також нещодавно відкрили для себе використання гнучких сонячних елементів. Ці панелі можуть витримувати занурення у воду та є надзвичайно легкими. Вони також здатні витримувати наїзд автомобіля. Їхні дослідження підтримуються програмою Eni-MIT Alliance Solar Frontiers. Вони також змогли розробити новий метод тестування фотоелектричних елементів.

Найновіші дослідження фотоелектричних панелей зосереджені на розробці технологій, які є більш ефективними, дешевшими та довговічнішими. Ці дослідницькі зусилля проводяться широким колом груп у Сполучених Штатах та в усьому світі. До найперспективніших технологій належать тонкоплівкові сонячні елементи другого покоління та гнучкі сонячні елементи.