De første solcellene, utviklet på 1950-tallet for å drive kommunikasjonssatellitter, var svært ineffektive. Siden disse dager har solcelleeffektiviteten klatret jevnt mens kostnadene har falt, selv om det fortsatt er mye rom for forbedring. I tillegg til lavere kostnader og bedre effektivitet, vil fremtidige fremskritt innen solcellematerialer trolig føre til bredere bruk av solenergi til nye, miljøvennlige applikasjoner.
Lavere kostnad
Solceller var nøkkelen til de første kommunikasjonssatellittene fordi få alternativer kunne produsere pålitelig elektrisitet i lange perioder, spesielt uten vedlikehold. De høye kostnadene for en satellitt rettferdiggjort ved bruk av dyre solceller for strøm. Siden den gang har kostnadene for solceller sunket betydelig, noe som har ført til billige mobile enheter som solcelledrevne kalkulatorer og mobiltelefonladere. For kraftproduksjon i stor skala forblir kostnadene for hver watt elektrisitet produsert fra solceller høyere enn alternativer som energi fra kull eller kjernekraft. Den generelle trenden for å redusere kostnadene for solceller vil trolig fortsette i overskuelig fremtid.
Høyere effektivitet
En effektiv solcelle produserer mer strøm fra en gitt mengde lys sammenlignet med en ineffektiv. Effektiviteten avhenger av flere faktorer, inkludert materialene som brukes i selve solcellen, glasset som brukes til å dekke cellen og cellens elektriske ledninger. Forbedringer, for eksempel materialer som konverterer en større del av solens lysspektrum til elektrisitet, har radikalt økt solcelleeffektivitet. Fremtidige fremskritt vil sannsynligvis øke effektiviteten ytterligere, og vrir mer elektrisk energi fra lys.
Fleksible formater
En tradisjonell solcellecelle er et flatt stykke silisiummateriale, dekket av glass og bundet til et metallpanel; det er effektivt, men ikke veldig fleksibelt. Nåværende forskning innen solcellematerialer har ført til celler som er malt på en rekke overflater, inkludert papir og plastark. En annen teknikk plasserer en ultratynn filmfilm på glass, noe som resulterer i et vindu som slipper lys inn og produserer elektrisitet. Større variasjon i solcellematerialer i fremtiden kan føre til soldrevet husmaling, veidekke, et strøk som lader mobiltelefonen din og andre avanserte applikasjoner.
Nanoteknologi
Fremskritt innen nanoteknologi, studiet av materialegenskaper på atom- og molekylnivå, har stort potensiale for å forbedre solceller. For eksempel påvirker størrelsen på mikroskopiske partikler i solcellematerialer deres evne til å absorbere bestemte lysfarger; ved å finjustere størrelsen og formen på molekyler, kan forskere øke effektiviteten. Nanoteknologi kan også en dag føre til en stasjonær 3D-skriver som produserer atomisk presise solceller og andre enheter til meget lave kostnader.
Solbil?
Selv om solceller har stort løfte i fremtidige applikasjoner, vil de også kjempe med noen harde fysiske grenser. For eksempel er det lite sannsynlig at en helt soldrevet personbil vil ha ytelsen eller nytten til en typisk nåværende bensindrevet modell. Selv om soldrevne kjøretøyer har kjørt i konkurranser, er dette for det meste høyspesialiserte millioner dollar prototyper som krever solfylte ørkenforhold. Den begrensende faktoren er sollyset jorden mottar, som utgjør 1000 watt per meter under ideelle forhold. Den minste praktiske elektriske motoren for en bil krever omtrent 40kW energi; Med 40 prosent effektivitet betyr dette et solcellepanel på 100 kvadratmeter eller 1000 kvadratmeter i areal. På den annen side kan et praktisk solcellepanel en dag drive et lite kjøretøy for sporadisk bruk eller utvide kjøreområdet for en plug-in hybrid. Den begrensede energien i sollys begrenser ytelsen til ethvert kjøretøy som er avhengig av solceller.