De första fotovoltaiska cellerna, som utvecklades på 1950-talet för att driva kommunikationssatelliter, var mycket ineffektiva. Sedan dess har solcellseffektiviteten stigit stadigt medan kostnaderna har sjunkit, även om det fortfarande finns gott om utrymme för förbättringar. Förutom lägre kostnader och bättre effektivitet kommer framtida framsteg inom fotovoltaiska material sannolikt att leda till ökad användning av solkraft för nya miljövänliga applikationer.

Lägre kostnader

Fotovoltaiska celler var nyckeln till första kommunikationssatelliter eftersom få alternativ skulle kunna producera pålitlig el under långa perioder, speciellt utan underhåll. Den höga kostnaden för en satellit motiverad med dyra solceller för ström. Sedan dess har kostnaderna för solceller minskat betydligt, vilket leder till billiga mobila enheter som soldrivna räknare och mobiltelefonladdare. För storskalig elproduktion är kostnaden för varje watt el producerad från solceller fortfarande högre än alternativ som energi från kol eller kärnkraft. Den övergripande trenden för att minska kostnaderna för solceller kommer sannolikt att fortsätta under överskådlig framtid.

Hög effektivitet

En effektiv solcell producerar mer el från en viss mängd ljus jämfört med en ineffektiv . Effektiviteten beror på flera faktorer, inklusive material som används i själva solcellen, glaset som används för att täcka cellen och cellens elektriska ledningar. Förbättringar, som material som omvandlar en större del av solens ljusspektrum till el, har radikalt ökat solcellseffektiviteten. Framtida framsteg kommer sannolikt att öka effektiviteten ytterligare, vrida mer elektrisk energi från ljus.

Flexibla format

En traditionell fotovoltaisk cell är en platt bit av kiselmaterial, täckt av glas och bunden till en metallpanel ; det är effektivt men inte särskilt flexibelt. Aktuell forskning inom fotovoltaiska material har lett till celler som är målade på olika ytor, inklusive pappers- och plastplåtar. En annan teknik placerar en ultra-tunn film av material på glas, vilket resulterar i ett fönster som släpper in och producerar el. En större variation i fotovoltaiska material i framtiden kan leda till soldriven husfärg, vägbeläggning, en rock som laddar upp din mobiltelefon och andra avancerade applikationer.

Nanoteknik

Framsteg inom nanoteknik, Studien av materialegenskaper på atom- och molekylivåer har stor potential för att förbättra fotovoltaiska celler. Till exempel påverkar storleken på mikroskopiska partiklar i fotovoltaiska material deras förmåga att absorbera specifika ljusfärger; Genom att finjustera molekylernas storlek och form kan forskare öka effektiviteten. Nanotekniken kan också leda till en skrivbords 3D-skrivare som producerar atomiskt exakta solceller och andra enheter till mycket låg kostnad.

Solar Car

Även om fotovoltaiska celler håller stora löften i framtiden applikationer, kommer de också att strida mot vissa hårda fysiska gränser. Till exempel är det osannolikt att en helt soldrivna personbil kommer att ha prestanda eller nytta av en typisk nuvarande gasdriven modell. Även om soldrivna fordon har kört i tävlingar är dessa för det mesta högspecialiserade miljon dollar prototyper som kräver solnedgångsförhållanden. Den begränsande faktorn är solljuset som jorden mottar, vilket uppgår till 1000 watt per meter under idealiska förhållanden. Den minsta praktiska elmotorn för en bil kräver cirka 40 kW energi; vid 40 procent effektivitet betyder det en solpanel på 100 kvadratmeter eller 1 000 kvadratmeter i området. Å andra sidan kan en praktisk solpanel en gång driva ett litet körkort för tillfällig användning eller utöka körområdet för en plug-in hybrid. Den begränsade energin i solljus begränsar prestanda för alla fordon som bygger på fotovoltaiska celler.