De eerste fotovoltaïsche cellen, die in de jaren vijftig werden ontwikkeld voor communicatiesatellieten met stroomvoorziening, waren zeer inefficiënt. Sinds die tijd zijn de zonnecelefficiënties gestaag gestegen terwijl de kosten zijn gedaald, hoewel er nog veel ruimte voor verbetering is. Naast lagere kosten en betere efficiëntie zullen toekomstige ontwikkelingen in fotovoltaïsche materialen waarschijnlijk leiden tot een breder gebruik van zonne-energie voor nieuwe, milieuvriendelijke toepassingen.

Lagere kosten

Fotovoltaïsche cellen waren de sleutel tot de eerste communicatiesatellieten omdat maar weinig alternatieven lange tijd betrouwbare elektriciteit konden produceren, vooral zonder onderhoud. De hoge kosten van een satelliet rechtvaardigen het gebruik van dure zonnecellen voor stroomvoorziening. Sindsdien zijn de kosten voor zonnecellen aanzienlijk gedaald, wat heeft geleid tot goedkope mobiele apparaten zoals calculators op zonne-energie en mobiele telefoonladers. Voor grootschalige elektriciteitsopwekking blijven de kosten voor elke watt elektriciteit uit fotovoltaïsche energie hoger dan die voor alternatieven zoals energie uit kolen of kernenergie. De algemene trend voor dalende kosten voor zonnecellen zal zich waarschijnlijk in de nabije toekomst voortzetten.

Hogere efficiëntie

Een efficiënte zonnecel produceert meer elektriciteit uit een bepaalde hoeveelheid licht in vergelijking met een inefficiënte . Efficiëntie is afhankelijk van verschillende factoren, waaronder de materialen die worden gebruikt in de fotovoltaïsche cel zelf, het glas dat wordt gebruikt om de cel te bedekken en de elektrische bedrading van de cel. Verbeteringen, zoals materialen die een groter deel van het lichtspectrum van de zon in elektriciteit omzetten, hebben de efficiëntie van zonnecellen drastisch verhoogd. Toekomstige vooruitgang zal waarschijnlijk de efficiëntie verder vergroten, meer elektrische energie uit licht wringt.

Flexibele formaten -

Een traditionele fotovoltaïsche cel is een vlak stuk siliciummateriaal, bedekt met glas en gebonden aan een metalen paneel ; het is effectief, maar niet erg flexibel. Huidig ​​onderzoek in fotovoltaïsche materialen heeft geleid tot cellen die op verschillende oppervlakken zijn geverfd, waaronder papier en plastic vellen. Een andere techniek plaatst een ultradunne film van materiaal op glas, wat resulteert in een raam dat licht binnenlaat en elektriciteit produceert. Meer verscheidenheid in fotovoltaïsche materialen in de toekomst kan leiden tot woningverf op zonnepanelen, wegverharding, een laag die uw mobiele telefoon oplaadt en andere geavanceerde toepassingen.

Nanotechnologie

Vooruitgang in nanotechnologie, de studie van materiaaleigenschappen op atomair en moleculair niveau, heeft een groot potentieel voor het verbeteren van fotovoltaïsche cellen. De grootte van microscopische deeltjes in fotovoltaïsche materialen beïnvloedt bijvoorbeeld hun vermogen om specifieke kleuren van licht te absorberen; door de grootte en vorm van moleculen te verfijnen, kunnen wetenschappers hun efficiëntie vergroten. Nanotechnologie kan op een dag ook leiden tot een 3D-printer op een bureaublad die atoom-precieze zonnecellen en andere apparaten tegen zeer lage kosten produceert.

Solar Car?

Hoewel fotovoltaïsche cellen veelbelovend zijn in de toekomst toepassingen, ze zullen ook kampen met een aantal harde fysieke limieten. Het is bijvoorbeeld onwaarschijnlijk dat een volledig door zonne-energie aangedreven personenauto de prestaties of het nut van een typisch door gas aangedreven model zal hebben. Hoewel door zonne-energie aangedreven voertuigen in wedstrijden zijn verreden, zijn dit voor het grootste deel zeer gespecialiseerde miljoenenprototypen die zonnige woestijnomstandigheden vereisen. De beperkende factor is het zonlicht dat de aarde ontvangt, wat neerkomt op 1000 watt per meter onder ideale omstandigheden. De kleinste praktische elektromotor voor een auto heeft ongeveer 40 kW aan energie nodig; bij 40 procent efficiëntie, betekent dit een zonnepaneel van 100 vierkante meter of 1.000 vierkante meter in oppervlakte. Aan de andere kant kan een praktisch zonnepaneel op een dag een klein runabout-voertuig aandrijven voor incidenteel gebruik of het bereik van een plug-in-hybride uitbreiden. De beperkte energie in zonlicht beperkt de prestaties van elk voertuig dat afhankelijk is van fotovoltaïsche cellen.