Aurinkokennojen tulevaisuus

Ensimmäiset aurinkosähkökennot, jotka kehitettiin 1950-luvulla tietoliikennesatelliittien virran saamiseksi, olivat hyvin tehotonta. Noista päivistä lähtien aurinkokennotehokkuus on noussut tasaisesti samalla kun kustannukset ovat laskeneet, vaikka parantamisen varaa onkin vielä paljon. Alhaisempien kustannusten ja paremman tehokkuuden lisäksi aurinkosähkömateriaalien tuleva kehitys johtaa todennäköisesti aurinkovoiman laajempaan käyttöön uusissa, ympäristöystävällisissä sovelluksissa.

Aurinkosähkökennot olivat avain ensimmäisiin tietoliikennesatelliitteihin, koska harvat vaihtoehdot pystyivät tuottamaan luotettavaa sähköä pitkäksi aikaa, etenkin ilman huoltoa. Satelliitin korkeat kustannukset oikeuttavat käyttämään kalliita aurinkokennoja sähköä varten. Siitä lähtien aurinkokennojen kustannukset ovat laskeneet merkittävästi, mikä on johtanut edullisiin mobiililaitteisiin, kuten aurinkokäyttöisiin laskimiin ja matkapuhelimen latureihin. Laajamittaisessa sähköntuotannossa kustannukset jokaisesta aurinkosähköstä tuotetusta sähköstä ovat edelleen korkeammat kuin vaihtoehdot, kuten hiiltä tai ydinvoimaa. Aurinkokennojen kustannusten laskusuuntaus jatkuu todennäköisesti lähitulevaisuudessa.

Tehokas aurinkokenno tuottaa enemmän sähköä tietystä valomäärästä kuin tehoton. Tehokkuus riippuu useista tekijöistä, mukaan lukien itse aurinkokennossa käytetyt materiaalit, kennon peittämiseen käytetty lasi ja kennon sähköjohdot. Parannukset, kuten materiaalit, jotka muuntavat suuremman osan auringon valospektristä sähköksi, ovat parantaneet radikaalisti aurinkokennojen tehokkuutta. Tulevat edistysaskeleet lisäävät todennäköisesti tehokkuutta entisestään, vääntämällä enemmän sähköenergiaa valosta.

Perinteinen aurinkosähkökenno on litteä piimateriaalikappale, peitetty lasilla ja sidottu metallipaneeliin; se on tehokas, mutta ei kovin joustava. Nykyinen aurinkosähkömateriaalien tutkimus on johtanut soluihin, jotka on maalattu erilaisille pinnoille, mukaan lukien paperi- ja muovilevyt. Toinen tekniikka sijoittaa erittäin ohuen materiaalikalvon lasille, jolloin saadaan ikkuna, joka päästää valoa sisään ja tuottaa sähköä. Suurempi valikoima aurinkosähkömateriaaleja tulevaisuudessa voi johtaa aurinkoenergialla toimivaan talomaaliin, tien päällystykseen, matkapuhelinta lataavaan takkiin ja muihin kehittyneisiin sovelluksiin.

Nanoteknologian kehityksellä, materiaalien ominaisuuksien tutkimuksella atomi- ja molekyylitasolla, on suuret mahdollisuudet parantaa aurinkokennoja. Esimerkiksi aurinkosähkömateriaalien mikroskooppisten hiukkasten koko vaikuttaa niiden kykyyn absorboida tiettyjä valon värejä; hienosäätämällä molekyylien kokoa ja muotoa tutkijat voivat lisätä niiden tehokkuutta. Nanoteknologia voi myös jonain päivänä johtaa 3D-tulostimeen, joka tuottaa atomitarkkoja aurinkokennoja ja muita laitteita erittäin alhaisin kustannuksin.

Vaikka aurinkosähkökennoilla on suuri lupa tulevissa sovelluksissa, niillä on myös kovia fyysisiä rajoja. Esimerkiksi on epätodennäköistä, että täysin aurinkokäyttöisellä henkilöautolla on tyypillisen nykyisen kaasukäyttöisen mallin suorituskyky tai hyöty. Vaikka aurinkokäyttöiset ajoneuvot ovat käyneet kilpailuissa, nämä ovat suurimmaksi osaksi pitkälle erikoistuneita miljoonan dollarin prototyyppejä, jotka vaativat aurinkoisia aavikko-olosuhteita. Rajoittavana tekijänä on maapallon vastaanottama auringonvalo, joka on 1000 wattia metriä kohti ihanteellisissa olosuhteissa. Pienin käytännöllinen auton sähkömoottori vaatii noin 40 kW energiaa; 40 prosentin hyötysuhteella tämä tarkoittaa aurinkopaneelia, jonka pinta-ala on 100 neliömetriä. Toisaalta käytännöllinen aurinkopaneeli saattaa joskus käyttää virtaa pieneen kiitotien ajoneuvoon satunnaista käyttöä varten tai laajentaa plug-in-hybridin ajoaluetta. Rajallinen energia auringonvalossa rajoittaa kaikkien aurinkokennoihin perustuvien ajoneuvojen suorituskykyä.