Stijve siliciumzonnepanelen domineren de nuts- en residentiële markten, maar er zijn kansen voor fotovoltaïsche dunne film en opkomende technologieën die opmerkelijk licht en flexibel zijn, volgens wetenschappers van het National Renewable Energy Laboratory (NREL) van het Amerikaanse Department of Energy.

Dunne films zoals cadmiumtelluride (CdTe) en koper-indium-galliumselenide (CIGS), samen met perovskieten en andere nieuwe technologieën, ideaal zou kunnen zijn voor het opwekken van de elektriciteit die nodig is voor onbemande drones, draagbare laders, en gevels van gebouwen. De kansen en uitdagingen die inherent zijn aan de wijdverbreide acceptatie van deze ideeën, verschijnen in de nieuwe Natuur Energie papier, "Toenemende markten en afnemend pakketgewicht voor fotovoltaïsche energie met hoog specifiek vermogen."

"We onderzoeken de limieten achter vermogen-gewichtsverhoudingen en hoe dit waarde kan genereren voor opkomende spelers in fotovoltaïsche energie, zodat ze de gigawattschaal kunnen bereiken zonder rechtstreeks te hoeven concurreren met siliciumzonnepanelen. " zei Matthew Reese, een NREL-onderzoeker en hoofdauteur van het artikel.

Het papier is co-auteur van Stephen Glynn, Michael Kempe, Deborah McGott, Matthew Dabney, Teresa Barnes, Samuël Booth, David Veldman, en Nancy Haegel, allemaal van NREL.

Siliciumpanelen vormen 95 procent van de wereldwijde markt voor zonne-energie, opwekking van elektriciteit voor nutsbedrijven, woningen, en bedrijven, maar de onderzoekers identificeerden toepassingen die waardeproposities moeten overwegen die verder gaan dan de standaardwaardetriade van kosten, efficiëntie, en betrouwbaarheid gebruikt voor conventionele fotovoltaïsche (PV) panelen. Flexibiliteit en draagbaarheid zullen belangrijke factoren zijn, met de prestatie van de technologie gekwantificeerd in watt per kilogram.

De onderzoekers identificeerden drie hoogwaardige markten, elk met een potentieel om in de komende 10 jaar cumulatief een gigawatt (GW) elektriciteit te genereren - tegen een prijs van meer dan $ 1 per watt:

• Lucht- en ruimtevaart en onbemande luchtvaartuigen – Het aandrijven van satellieten wordt aangedreven door extreem hoge lanceringskosten; terwijl, er is een toenemende wens om drones zeer lang in de lucht te houden. Voor beide toepassingen is beperkte ruimte maakt efficiëntie en gewicht van cruciaal belang en de kosten zijn secundair. Een belangrijke speler in deze markt is III-V PV, maar hoewel zeer efficiënt, is het ook te duur voor veel toepassingen.
• Draagbaar opladen – Door het voor één persoon gemakkelijk te maken om een ​​draagbare oplader te installeren of te verplaatsen, is er behoefte aan efficiënte en flexibele PV-technologie. Het vinden van de juiste balans tussen die vereisten en kosten zou miljoenen eenheden in dienst kunnen stellen van het leger, rampenhulpverleners, en recreatieve gebruikers.
• Grondtransport - De integratie van PV in elektrische voertuigen zal concurreren met elektriciteit die van het net komt, maar de toevoeging zou de driving range kunnen vergroten. De PV zou kleinere panelen moeten gebruiken en flexibel genoeg zijn om zich aan de contouren van het dak aan te passen.

De onderzoekers identificeerden deze markten als kleinere maar significante en markten die een premie zullen betalen voor de toegevoegde waarde van de technologie die lichtgewicht is om initiële, kleinschalige productie. Naarmate de productie toeneemt, lagere kosten zullen volgen.

Het NREL-team stelde vast dat de ondergrens voor een lichtgewicht PV-apparaat tussen de 300 en 500 gram per vierkante meter ligt. Daaronder zou de betrouwbaarheid verminderen, duurzaamheid, en veiligheid. Een lichtgewicht module aan de onderkant van dat bereik zou meer dan een kilowatt elektriciteit kunnen genereren uit iets dat slechts een sixpack frisdrank weegt. Conventionele modules, zelfs zonder het extra gewicht van de montageapparatuur, kan 150-200 pond nodig hebben om zoveel stroom te genereren.