태양 광 전지의 미래

1950 년대에 통신 위성에 전력을 공급하기 위해 개발 된 최초의 광전지는 매우 비효율적이었습니다. 그 이후로 태양 전지 효율은 꾸준히 상승하고 비용은 하락했지만 개선의 여지는 많이 남아 있습니다. 비용 절감과 효율성 향상 외에도 광전지 소재의 향후 발전으로 인해 새롭고 환경 친화적 인 응용 분야에 태양 광 발전을 더 많이 사용하게 될 것입니다.

태양 광 전지는 첫 번째 통신 위성의 핵심이었습니다. 그 이유는 대체가 특히 유지 보수없이 장기간 안정적인 전기를 생산할 수 있기 때문입니다. 전력을 위해 값 비싼 태양 전지를 사용하는 것은 위성의 높은 비용을 정당화합니다. 그 이후로 태양 전지의 비용이 크게 감소하여 태양열 계산기 및 휴대폰 충전기와 같은 저렴한 모바일 장치로 이어졌습니다. 대규모 발전의 경우 태양 광 발전에서 생산되는 전력 1 와트 당 비용은 석탄 또는 원자력 발전과 같은 대안보다 여전히 높습니다. 태양 전지의 비용 절감에 대한 전반적인 추세는 가까운 미래에도 계속 될 것입니다.

효율적인 태양 전지는 비효율적 인 태양 전지에 비해 주어진 양의 빛에서 더 많은 전기를 생산합니다. 효율성은 태양 광 전지 자체에 사용되는 재료, 전지를 덮는 데 사용되는 유리, 전지의 전기 배선 등 여러 요인에 따라 달라집니다. 태양 광 스펙트럼의 대부분을 전기로 변환하는 재료와 같은 개선 사항은 태양 전지 효율을 급격히 증가 시켰습니다. 미래의 발전은 효율성을 더욱 높여 빛으로부터 더 많은 전기 에너지를 끌어들일 것입니다.

전통적인 광전지는 유리로 덮여 있고 금속 패널에 결합 된 실리콘 재료의 평평한 조각입니다. 효과적이기는하지만 매우 유연하지는 않습니다. 광전지 재료에 대한 현재의 연구는 종이와 플라스틱 시트를 포함한 다양한 표면에 셀을 칠하는 것으로 이어졌습니다. 또 다른 기술은 초박막 재료를 유리 위에 놓아 빛이 들어와 전기를 생산하는 창을 만듭니다. 미래의 광전지 재료의 다양성은 태양열로 구동되는 주택용 페인트, 도로 포장, 휴대 전화를 충전하는 코팅 및 기타 고급 응용 프로그램으로 이어질 수 있습니다.

원자 및 분자 수준의 물질 특성 연구 인 나노 기술의 발전은 광전지를 개선 할 수있는 큰 잠재력을 가지고 있습니다. 예를 들어, 광전지 재료의 미세 입자 크기는 특정 색상의 빛을 흡수하는 능력에 영향을 미칩니다. 분자의 크기와 모양을 미세 조정하여 과학자들은 효율성을 높일 수 있습니다. 나노 기술은 또한 언젠가는 매우 저렴한 비용으로 원자 적으로 정확한 태양 전지 및 기타 장치를 생산하는 데스크톱 3D 프린터로 이어질 수 있습니다.

태양 광 전지는 미래의 응용 분야에서 큰 가능성을 가지고 있지만, 물리적 한계에도 불구하고 경쟁 할 것입니다. 예를 들어, 완전한 태양열 승용차가 일반적인 현재 가스 구동 모델의 성능이나 유용성을 가질 가능성은 거의 없습니다. 태양열 차량이 경쟁에서 뛰었지만, 이들은 햇볕이 잘 드는 사막 조건을 필요로하는 대부분의 고도로 전문화 된 백만 달러 프로토 타입입니다. 제한 요인은 지구가받는 태양 광으로 이상적인 조건에서 미터당 1,000 와트에 달합니다. 자동차를위한 가장 작은 실제 전기 모터는 약 40kW의 에너지를 필요로합니다. 40 % 효율에서 이것은 면적이 100 평방 미터 또는 1,000 평방 피트 인 태양 전지판을 의미합니다. 반면에 실용적인 태양 전지판은 언젠가 가끔 사용하기 위해 작은 주행 차량에 전원을 공급하거나 플러그인 하이브리드의 주행 거리를 확장 할 수 있습니다. 햇빛의 제한된 에너지는 태양 광 전지에 의존하는 모든 차량의 성능을 제한합니다.