Le prime celle fotovoltaiche, sviluppate negli anni '50 per alimentare i satelliti per le comunicazioni, erano molto inefficienti. Da allora, l'efficienza delle celle solari è aumentata costantemente mentre i costi sono diminuiti, anche se rimane ampio margine di miglioramento. Oltre a costi inferiori e maggiore efficienza, i futuri progressi nei materiali fotovoltaici porteranno probabilmente a un uso più ampio dell'energia solare per nuove applicazioni ecocompatibili.
Costo più basso
Le celle fotovoltaiche sono state la chiave per primi satelliti per le comunicazioni perché poche alternative potrebbero produrre elettricità affidabile per lunghi periodi, soprattutto senza manutenzione. L'alto costo di un satellite giustificato dall'uso di costose celle solari per l'energia. Da allora, i costi per le celle solari sono diminuiti in modo significativo, portando a dispositivi mobili poco costosi come calcolatrici ad energia solare e caricabatterie per cellulari. Per la produzione di energia su larga scala, il costo per ogni watt di elettricità prodotta dal fotovoltaico rimane più alto di alternative come l'energia del carbone o dell'energia nucleare. La tendenza generale alla diminuzione dei costi per le celle solari continuerà probabilmente nel prossimo futuro.
Maggiore efficienza
Una cella solare efficiente produce più elettricità da una data quantità di luce rispetto a una inefficiente . L'efficienza dipende da diversi fattori, inclusi i materiali utilizzati nella cella fotovoltaica stessa, il vetro utilizzato per coprire la cella e il cablaggio elettrico della cella. I miglioramenti, come i materiali che convertono una parte più ampia dello spettro luminoso del Sole in elettricità, hanno aumentato radicalmente l'efficienza delle celle solari. I progressi futuri probabilmente aumenteranno ulteriormente l'efficienza, torcendo più energia elettrica dalla luce.
Formati flessibili
Una cella fotovoltaica tradizionale è un pezzo piatto di materiale siliconico, coperto di vetro e legato a un pannello metallico ; è efficace ma non molto flessibile. La ricerca attuale sui materiali fotovoltaici ha portato a cellule dipinte su una varietà di superfici, tra cui fogli di carta e plastica. Un'altra tecnica posiziona una pellicola ultrasottile di materiale sul vetro, creando una finestra che lascia entrare la luce e produce elettricità. Una maggiore varietà di materiali fotovoltaici in futuro potrebbe portare a vernici domestiche a energia solare, pavimentazione stradale, un cappotto che ricarica il tuo cellulare e altre applicazioni avanzate.
Nanotecnologia
I progressi nella nanotecnologia, lo studio delle proprietà dei materiali a livello atomico e molecolare, ha un grande potenziale per migliorare le celle fotovoltaiche. Ad esempio, la dimensione delle particelle microscopiche nei materiali fotovoltaici influenza la loro capacità di assorbire specifici colori della luce; perfezionando le dimensioni e la forma delle molecole, gli scienziati possono aumentare la loro efficienza. La nanotecnologia può anche portare un giorno a una stampante 3D desktop che produce celle solari e altri dispositivi a basso costo con precisione atomica.
Solar Car?
Sebbene le celle fotovoltaiche mantengano una grande promessa in futuro applicazioni, si contenderanno anche alcuni limiti fisici difficili. Ad esempio, è improbabile che un'autovettura completamente alimentata dal sole abbia le prestazioni o l'utilità di un tipico modello a corrente di gas. Sebbene i veicoli a energia solare abbiano corso in competizioni, questi sono per la maggior parte prototipi milionari altamente specializzati che richiedono condizioni soleggiate nel deserto. Il fattore limitante è la luce solare che riceve la Terra, che ammonta a 1.000 watt per metro in condizioni ideali. Il più piccolo motore elettrico pratico per un'automobile richiede circa 40 kW di energia; con un'efficienza del 40 percento, questo significa un pannello solare di 100 metri quadrati o 1.000 piedi quadrati nell'area. D'altra parte, un pratico pannello solare potrebbe un giorno alimentare un piccolo veicolo runabout per un uso occasionale o estendere il campo pratica per un ibrido plug-in. L'energia limitata alla luce del sole limita le prestazioni di qualsiasi veicolo che fa affidamento sulle celle fotovoltaiche.
