ფოტოვოლტაური უჯრედების მომავალი

პირველი ფოტოელექტრონული უჯრედები, რომლებიც 1950-იან წლებში შეიქმნა საკომუნიკაციო თანამგზავრების ენერგიის დასაწყებად, ძალიან არაეფექტური იყო. იმ დღეებიდან მზის უჯრედების ეფექტურობა სტაბილურად მოიმატა, ხოლო ხარჯები შემცირდა, თუმცა გასაუმჯობესებლად უამრავი ადგილი რჩება. დაბალი ღირებულებისა და უკეთესი ეფექტურობის გარდა, მომავალში მიღებულმა ფოტომასალაში შესაძლებელი იქნება მზის ენერგიის ფართო გამოყენება ახალი, ეკოლოგიურად სუფთა პროგრამებისთვის.

Photovoltaic უჯრედები მნიშვნელოვანი იყო პირველი საკომუნიკაციო თანამგზავრებისთვის, რადგან რამდენიმე ალტერნატივას შეეძლო საიმედო ელექტროენერგიის წარმოება ხანგრძლივი პერიოდის განმავლობაში, განსაკუთრებით კი ტექნიკური უზრუნველყოფის გარეშე. სატელიტის მაღალი ღირებულება ამართლებს ძვირადღირებული მზის ელემენტების ენერგიის გამოყენებას. მას შემდეგ, მზის უჯრედებზე ფასები მნიშვნელოვნად შემცირდა, რამაც გამოიწვია იაფი მობილური მოწყობილობები, როგორიცაა მზის ენერგიაზე მომუშავე კალკულატორები და მობილური ტელეფონის დამტენები. ელექტროენერგიის ფართომასშტაბიანი წარმოებისათვის, ფოტო ვოლტაკისგან წარმოებული თითოეული ვატის ელექტროენერგიის ღირებულება უფრო მაღალია, ვიდრე ალტერნატივები, როგორიცაა ნახშირი ან ბირთვული ენერგია. მზის ელემენტების ხარჯების შემცირების საერთო ტენდენცია სავარაუდოდ გაგრძელდება უახლოეს მომავალში.

ეფექტური მზის ელემენტი აწარმოებს მეტ ელექტროენერგიას მოცემული რაოდენობის სინათლისგან, ვიდრე არაეფექტური. ეფექტურობა დამოკიდებულია რამდენიმე ფაქტორზე, მათ შორის, მასალებში, რომლებიც გამოიყენება თავად ფოტოვოლტალურ უჯრედში, მინაზე, რომელიც გამოიყენება უჯრედის დასაფარავად და უჯრედის ელექტროგაყვანილობაზე. გაუმჯობესებამ, მაგ. მასალებმა, რომლებიც მზის სინათლის სპექტრის მეტ ნაწილს ელექტროენერგიად აქცევს, მკვეთრად გაზარდა მზის უჯრედების ეფექტურობა. მომავალი მიღწევები გაზრდის ეფექტურობას კიდევ უფრო და უფრო მეტ ელექტროენერგიას მოიზიდავს სინათლიდან.

ტრადიციული ფოტოელექტრონული უჯრედი არის სილიციუმის მასალის ბრტყელი ნაჭერი, რომელიც დაფარულია მინაში და უკავშირდება ლითონის პანელს; ეს არის ეფექტური, მაგრამ არა ძალიან მოქნილი. ფოტოვოლტაიკურ მასალებში გაკეთებულმა გამოკვლევებმა გამოიწვია უჯრედები, რომლებიც შეღებილი არიან სხვადასხვა ზედაპირზე, მათ შორის ქაღალდზე და პლასტმასის ფურცლებზე. კიდევ ერთი ტექნიკა მასალაზე ულტრა თხელი ფილმი ათავსებს მინას, რის შედეგადაც ხდება ფანჯარა, რომელიც უშვებს სინათლეს და აწარმოებს ელექტროენერგიას. მომავალში ფოტოელექტრულ მასალებში უფრო მრავალფეროვნებამ შეიძლება გამოიწვიოს მზის ენერგიაზე მომუშავე სახლის საღებავი, გზის საფარი, ქურთუკი, რომელიც ავსებს თქვენს მობილურს და სხვა მოწინავე პროგრამები.

ნანოტექნოლოგიის მიღწევებს, ატომურ და მოლეკულურ დონეზე მატერიალური თვისებების შესწავლას, დიდი პოტენციალი აქვს ფოტოვოლტაზური უჯრედების გასაუმჯობესებლად. მაგალითად, მიკროსკოპული ნაწილაკების ზომა ფოტომასალაში გავლენას ახდენს მათ სინათლის კონკრეტული ფერების ათვისების უნარზე; მოლეკულების ზომისა და ფორმის სრულყოფილად მოწესრიგებით, მეცნიერებს შეუძლიათ გაზარდონ მათი ეფექტურობა. ნანოტექნოლოგიამ შეიძლება ერთ მშვენიერ დღეს გამოიწვიოს დესკტოპის 3D- პრინტერი, რომელიც ატომურად ზუსტ მზის ელემენტებს და სხვა მოწყობილობებს აწარმოებს ძალიან დაბალ ფასად.

მიუხედავად იმისა, რომ photovoltaic უჯრედები დიდ პერსპექტივას გვთავაზობენ სამომავლო პროგრამებში, ისინი ასევე გაუმკლავდებიან ფიზიკურ შეზღუდვებს. მაგალითად, ნაკლებად სავარაუდოა, რომ მთლიანად მზეზე მომუშავე სამგზავრო მანქანას ჰქონდეს ტიპიური ამჟამინდელი გაზის ენერგიის მოდელის შესრულება ან სარგებლობა. მიუხედავად იმისა, რომ მზეზე მომუშავე მანქანები მონაწილეობდნენ შეჯიბრებებში, ესენი უმეტესწილად უაღრესად სპეციალიზირებული მილიონ დოლარიანი პროტოტიპებია, რომლებიც მზიანი უდაბნოს პირობებს საჭიროებს. შემზღუდველი ფაქტორია დედამიწის მზის შუქი, რომელიც იდეალურ პირობებში 1000 ვტ-ს შეადგენს. მანქანისთვის ყველაზე პატარა პრაქტიკული ელექტროძრავა მოითხოვს დაახლოებით 40 კვტ ენერგიას; 40 პროცენტიანი ეფექტურობით, ეს ნიშნავს მზის პანელს 100 კვადრატული მეტრის ან 1000 კვადრატული ფუტის ფართობზე. მეორეს მხრივ, პრაქტიკულმა მზის პანელმა შეიძლება როდისმე უზრუნველყოს მცირე გამშვები მანქანა ზოგჯერ გამოყენებისთვის ან გააუმჯობესოს მართვის დიაპაზონი დანამატის ჰიბრიდისთვის. მზის შუქზე შეზღუდული ენერგია ზღუდავს ნებისმიერი ავტომობილის მუშაობას, რომელიც ეყრდნობა ფოტოელექტრო უჯრედებს.