I pannelli solari rigidi in silicio dominano i mercati dei servizi pubblici e residenziale, ma esistono opportunità per il fotovoltaico a film sottile e le tecnologie emergenti note per essere leggere e flessibili, secondo gli scienziati del National Renewable Energy Laboratory (NREL) del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti.

Film sottili come il tellururo di cadmio (CdTe) e il seleniuro di rame indio e gallio (CIGS), insieme a perovskiti e altre nuove tecnologie, potrebbe essere l'ideale per generare l'elettricità necessaria per i droni senza pilota, caricabatterie portatili, e facciate di edifici. Le opportunità e le sfide inerenti all'adozione diffusa di queste idee appaiono nel nuovo Energia della natura carta, "Aumento dei mercati e riduzione del peso del pacchetto per il fotovoltaico ad alta potenza specifica".

"Esploriamo i limiti dietro i rapporti potenza-peso e come questo può generare valore per gli attori emergenti nel fotovoltaico per consentire loro di raggiungere la scala dei gigawatt senza dover competere direttamente con i pannelli solari al silicio, "ha detto Matthew Reese, un ricercatore NREL e autore principale dell'articolo.

Il documento è stato co-autore di Stephen Glynn, Michael Kempe, Deborah McGott, Matteo Dabney, Teresa Barnes, Samuel Booth, David Feldman, e Nancy Haegel, tutto da NREL.

I pannelli al silicio costituiscono il 95% del mercato solare globale, produzione di energia elettrica per le utenze, residenze, e imprese, ma i ricercatori hanno identificato applicazioni che devono considerare proposte di valore oltre la triade di valore standard del costo, efficienza, e affidabilità utilizzati per i pannelli fotovoltaici (PV) convenzionali. Flessibilità e portabilità saranno fattori importanti, con le prestazioni della tecnologia quantificate in termini di watt per chilogrammo.

I ricercatori hanno identificato tre mercati di alto valore, ciascuno con un potenziale per generare cumulativamente un gigawatt (GW) di elettricità, a un prezzo superiore a $ 1 a watt, nei prossimi 10 anni:

• Aerospaziale e velivoli senza pilota:l'alimentazione dei satelliti è determinata da costi di lancio estremamente elevati; invece, c'è un crescente desiderio di mantenere i droni in volo per periodi molto lunghi. Per entrambe queste applicazioni, lo spazio limitato rende l'efficienza e il peso critici e i costi secondari. Un attore chiave in questo mercato è III-V PV, ma mentre è altamente efficiente è anche troppo costoso per molte applicazioni.
• Ricarica portatile – Semplificare l'installazione o lo spostamento di un caricabatterie portatile da parte di una persona sta determinando la necessità di una tecnologia FV efficiente e flessibile. Trovare il giusto equilibrio tra questi requisiti e il costo potrebbe mettere in servizio milioni di unità da parte dei militari, operatori di soccorso in caso di catastrofe, e utenti ricreativi.
• Trasporto via terra - L'integrazione del fotovoltaico nei veicoli elettrici competerà con l'elettricità proveniente dalla rete, ma l'aggiunta potrebbe estendere il campo pratica. Il fotovoltaico dovrebbe utilizzare pannelli più piccoli ed essere sufficientemente flessibile da conformarsi ai contorni del tetto.

I ricercatori hanno identificato questi mercati come più piccoli ma significativi e quelli che pagheranno un premio per il valore aggiunto della tecnologia essendo leggera per supportare l'iniziale, produzione su piccola scala. All'aumentare della produzione, seguiranno costi inferiori.

Il team NREL ha determinato che il limite inferiore per un dispositivo fotovoltaico leggero è compreso tra 300 e 500 grammi per metro quadrato. Al di sotto di ciò ridurrebbe l'affidabilità, durata, e sicurezza. Un modulo leggero nella parte inferiore di quella gamma potrebbe generare più di un kilowatt di elettricità da qualcosa che pesa solo una confezione da sei di soda. Moduli convenzionali, anche senza il peso aggiuntivo dell'attrezzatura di montaggio, potrebbe richiedere 150-200 libbre per generare così tanta potenza.