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1950年代に通信衛星に電力を供給するために開発された最初の太陽電池は、非常に非効率的でした。当時から、太陽電池の効率は着実に上昇してきましたが、コストは下がりましたが、改善の余地は十分に残っています。コストの削減と効率の向上に加えて、光起電性材料の将来の進歩は、環境にやさしい斬新なアプリケーションのために太陽光発電のより広範な使用につながる可能性があります。
より低いコストで
太陽電池は最初の通信衛星の鍵でした。なぜなら、特にメンテナンスなしで、長期間信頼できる電気を生産できる代替品はほとんどなかったからです。高価な太陽電池を電力に使用することで正当化される衛星の高コスト。それ以来、太陽電池のコストは大幅に低下し、太陽電池式の計算機や携帯電話の充電器などの安価なモバイル機器につながっています。大規模発電の場合、太陽光発電から生成される電力1ワットあたりのコストは、石炭や原子力からのエネルギーなどの代替エネルギーよりも高いままです。太陽電池のコストを削減するための全体的な傾向は、近い将来に続く可能性があります。
より高い効率
効率的な太陽電池は、非効率的な太陽電池に比べて、一定量の光からより多くの電気を生成します。効率は、太陽電池自体に使用される材料、電池を覆うために使用されるガラス、電池の電気配線など、いくつかの要因に依存します。太陽の光スペクトルの大部分を電気に変換する材料などの改善により、太陽電池の効率が大幅に向上しました。今後の進歩により、効率がさらに向上し、光からより多くの電気エネルギーが絞り込まれるでしょう。
柔軟なフォーマット
従来の太陽電池は、ガラスで覆われ、金属パネルに接着された平らなシリコン材料です。効果的ですが、柔軟性はあまりありません。太陽光発電材料の現在の研究により、紙やプラスチックシートなどのさまざまな表面に塗装されるセルが生まれました。別の手法では、ガラス上に材料の極薄膜を配置し、光を取り入れて電気を生成するウィンドウを作成します。将来の太陽光発電材料の多様性は、太陽光発電の家の塗装、道路舗装、携帯電話を充電するコート、およびその他の高度なアプリケーションにつながる可能性があります。
ナノテクノロジー
原子レベルおよび分子レベルでの材料特性の研究であるナノテクノロジーの進歩は、太陽電池を改善する大きな可能性を秘めています。たとえば、光起電性材料の微小粒子のサイズは、特定の色の光を吸収する能力に影響します。科学者は分子のサイズと形状を微調整することにより、効率を高めることができます。ナノテクノロジーは、原子精度の太陽電池やその他のデバイスを非常に低コストで生産するデスクトップ3D-erにいつかつながるかもしれません。
ソーラーカー？
太陽電池は、将来のアプリケーションで大きな可能性を秘めていますが、物理的な厳しい制限にも対処します。たとえば、完全に太陽を動力とする乗用車が、現在の典型的なガソリンを動力とするモデルの性能や実用性を備えているとは考えられません。太陽動力の車両は競技会で走りましたが、これらはほとんどが日当たりの良い砂漠の条件を必要とする高度に専門化された100万ドルのプロトタイプです。制限要因は、地球が受ける日光であり、理想的な条件下では1メートルあたり1,000ワットになります。自動車用の最小の実用的な電気モーターには、約40kWのエネルギーが必要です。 40％の効率で、これは面積が100平方メートルまたは1,000平方フィートのソーラーパネルを意味します。一方、実用的なソーラーパネルは、いつかは小型のランナバウト車両に時折使用するために電力を供給したり、プラグインハイブリッドの運転範囲を拡大したりする可能性があります。太陽光の限られたエネルギーは、太陽電池に依存する車両の性能を制限します。