นักวิทยาศาสตร์จาก MISiS ได้พัฒนาแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์แบบยืดหยุ่นซึ่งมีราคาถูกกว่าแผงซิลิคอนถึงสามเท่า

ที่มา: http://tass.ru/nauka/3193630

มอสโก 11 เมษายน /ทัส/. นักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีการวิจัย "MISiS" ร่วมกับเพื่อนร่วมงานจากมหาวิทยาลัยเท็กซัสที่ดัลลัสได้พัฒนาแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์แบบยืดหยุ่นโดยใช้สารประกอบโลหะและอินทรีย์ ซึ่งมีต้นทุนต่ำกว่าแผงซิลิคอนอย่างน้อยสามเท่า สื่อมวลชนของมหาวิทยาลัย รายงานการบริการ

แบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์แบบยืดหยุ่นที่พัฒนาโดยนักวิทยาศาสตร์ NUST MISIS

“กลุ่มนักวิทยาศาสตร์จาก NUST MISIS นำโดยศาสตราจารย์ Anvar Zahidov นำเสนอเทคโนโลยีสำหรับการสร้างเซลล์แสงอาทิตย์แบบฟิล์มบางโดยใช้สารประกอบอินทรีย์และโลหะลูกผสม - perovskite ซึ่งช่วยให้สามารถแปลงพลังงานรังสีแสงอาทิตย์เป็นพลังงานไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพเหนือกว่า 15% โดยมีตัวชี้วัดที่วางแผนไว้มากกว่า 20%... วันนี้ ต้นทุนโดยประมาณต่อตารางเมตรของแผงโซลาร์เซลล์ perovskite น้อยกว่า 100 เหรียญสหรัฐ ในขณะที่แผงซิลิคอนที่ดีที่สุดมีราคา 300 เหรียญสหรัฐต่อตารางเมตร ในการผลิตจำนวนมาก ความแตกต่างจะเป็น 4-6 เท่า” รายงานกล่าว

เซลล์แสงอาทิตย์ที่ใช้ซิลิคอนมีราคาแพงเนื่องจากมีการผลิตซิลิคอนที่ใช้เทคโนโลยีขั้นสูง ใช้พลังงานมาก และเป็นพิษ นอกจากนี้พวกมันยังเปราะบางและยืดหยุ่นน้อยกว่ามากเมื่อเทียบกับที่พัฒนาโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซีย ลักษณะเฉพาะของเทคโนโลยี perovskite คือชั้นเซลล์แสงอาทิตย์ที่ทำงานอยู่สามารถสะสมจากสารละลายของเหลวลงบนพื้นผิวที่บางและยืดหยุ่นได้ ซึ่งจะทำให้คุณสามารถวาง แผงเซลล์แสงอาทิตย์บนพื้นผิวที่มีความโค้งใดๆ: หน้าต่างโปร่งแสง “ม่านพลังงาน” ของบ้านและรถยนต์ ด้านหน้าและหลังคาของอาคาร เครื่องใช้ไฟฟ้า และอื่นๆ อีกมากมาย

“ข้อได้เปรียบหลักของไฮบริดเพอร์รอฟสกี้คือความง่ายในการผลิตจากเกลือของโลหะทั่วไปและสารเคมีอินทรีย์ทางอุตสาหกรรม แทนที่จะมาจากองค์ประกอบราคาแพงและหายากที่ใช้ในแอนะล็อกเซมิคอนดักเตอร์ประสิทธิภาพสูง เช่น เซลล์แสงอาทิตย์ซิลิคอนและแกลเลียมอาร์เซไนด์ วัสดุที่ใช้เพอร์รอฟสไกต์มีความสำคัญพอๆ กัน สามารถใช้ในการพิมพ์โฟโตอิเล็กทรอนิกส์ได้ไม่เพียงแต่บนกระจกเท่านั้น แต่ยังรวมถึงวัสดุและพื้นผิวอื่นๆ ด้วย ทำให้แบตเตอรี่มีราคาถูกกว่าวิธีการที่ซับซ้อนมากขึ้นในการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์แบบฟิล์มบาง” Zahidov กล่าว ดังที่อ้างถึงในรายงาน

การลดต้นทุนการผลิตแผงโซลาร์เซลล์ลงอย่างมากจะช่วยเพิ่มส่วนแบ่งของแหล่งพลังงานหมุนเวียนที่สะอาดในแหล่งพลังงานโดยรวม

นักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซียจะพัฒนาเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดพลาสติกชนิดใหม่

ที่มา: http://tass.ru/ural-news/3174602

เอคาเทอรินเบิร์ก 4 เมษายน /ทัส/. นักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซียวางแผนที่จะพัฒนาต้นแบบแรกของเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดพลาสติกรุ่นใหม่ภายในปี 2561 ผู้สื่อข่าวรายงาน นักวิจัยของ TASS ที่คณะกรรมการกิจกรรมนวัตกรรมทางวิทยาศาสตร์ของ South Ural State University มหาวิทยาลัยของรัฐโอเล็ก โบลชาคอฟ. โครงการนี้กำลังดำเนินการโดยได้รับการสนับสนุนจากมูลนิธิวิทยาศาสตร์รัสเซีย

“ด้วยความร่วมมือกับเพื่อนร่วมงานจากสถาบันเคมีอินทรีย์แห่งมอสโก เราได้ทำงานเกี่ยวกับการสร้างเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดฟิล์มบางที่เป็นพลาสติกของคนรุ่นใหม่มาเป็นเวลา 1.5 ปีแล้ว วัสดุชุดแรกสำหรับแผงโซลาร์เซลล์พร้อมแล้ว โดยจะถูกทดสอบเป็นเวลา 2-3 เดือนในห้องปฏิบัติการพิเศษที่มหาวิทยาลัยเอดินบะระในสกอตแลนด์” โบลชาคอฟกล่าว “รัสเซียยังไม่มีห้องปฏิบัติการที่ได้รับการรับรองที่จำเป็น ดังนั้นเราจึงหันไปหาผู้เชี่ยวชาญจากต่างประเทศ ตามแผน ภายในปี 2561 เราจะเปิดตัวต้นแบบชุดแรก” เขากล่าวเสริม

ตามที่นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่าคุณสมบัติหลักของเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดใหม่คือวัสดุไวแสงอินทรีย์ “แบตเตอรี่ดังกล่าวจะไม่เป็นพิษและไม่จำเป็นต้องใช้ ปริมาณมากวัสดุที่ไวต่อแสงน้อยกว่าแบตเตอรี่รุ่นก่อนถึง 1,000 เท่า ดังนั้นจึงมีราคาไม่แพงที่สุด ด้วยเหตุผลเหล่านี้ จึงมีการพัฒนาไปในทิศทางนี้ทั่วโลก แต่เทคโนโลยีของเรายังไม่มีความคล้ายคลึงกัน ดังนั้นการดำเนินโครงการของเราจะทำให้เรามีความได้เปรียบอย่างมากในด้านพลังงานทางเลือกแห่งอนาคต” โบลชาคอฟกล่าวเสริม

เขายังตั้งข้อสังเกตอีกว่า ในขณะนี้ผู้เชี่ยวชาญจะต้องระบุความสัมพันธ์ทางสถิติระหว่างโครงสร้างของวัสดุและประสิทธิภาพ “ตาแมวแต่ละตัวมีลักษณะเฉพาะด้วยพารามิเตอร์หลัก 2 ตัว ได้แก่ ความเสถียรและประสิทธิภาพการใช้พลังงาน มีความจำเป็นต้องกำหนดตัวเลือกที่ประสบความสำเร็จสูงสุดจากตัวเลือกที่เราส่งไปยังห้องปฏิบัติการหลังจากนั้นจึงสามารถนำไปใช้กับพื้นผิวต่างๆได้แล้ว ไกลออกไป งานทางวิทยาศาสตร์จะเกี่ยวข้องกับการปรับปรุงวัสดุ” นักวิทยาศาสตร์อธิบาย

โลกกำลังก้าวไปสู่การปฏิวัติเทคโนโลยีประหยัดพลังงานอย่างมั่นใจ หนึ่งในความสำเร็จล่าสุดในด้านนี้เป็นของกลุ่มวิจัยระหว่างประเทศ ซึ่งก่อตั้งขึ้นโดยมหาวิทยาลัยเท็กซัสที่ดัลลาส และสถาบันเหล็กและโลหะผสมแห่งมอสโก (MISiS) นักวิทยาศาสตร์ได้พัฒนาวิธีการสร้างเซลล์แสงอาทิตย์โดยใช้เพอร์รอฟสไกต์ ต่างจากอะนาล็อกแบบดั้งเดิมที่ใช้ซิลิกอนประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ใหม่นั้นสูงกว่ามาก ในขณะเดียวกันต้นทุนของแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์แห่งอนาคตก็ลดลงด้วย นักวิจัยมั่นใจว่าในที่สุดอุปกรณ์ perovskite ที่เป็นพลาสติก น้ำหนักเบา และราคาไม่แพงจะพบการใช้งานที่หลากหลาย เป็นที่ต้องการ และจะมาแทนที่ซิลิคอนอะนาล็อกที่ล้าสมัยโดยสิ้นเชิง

การวิเคราะห์เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดซิลิคอนเริ่มขึ้นในศตวรรษที่ 20

เทคโนโลยีที่มีอยู่มีข้อเสียหลายประการ นี่คือความเป็นพิษและความเข้มข้นของพลังงานของการผลิตซิลิคอน ดังนั้นกระบวนการจึงมีราคาแพง ซิลิคอนยังไม่น่าเชื่อถือ มีความเหนียวไม่เพียงพอ และมีน้ำหนักมากในแผง ดังนั้นขอบเขตการใช้องค์ประกอบทางเคมีนี้จึงแคบเกินไป นักวิทยาศาสตร์คาดการณ์ว่าเพอร์รอฟสไกต์ที่เป็นโลหะอินทรีย์จะสามารถแก้ไขปัญหาเหล่านี้ได้ทั้งหมด

การวิจัยใหม่ช่วยให้ประสบความสำเร็จในการทำงานกับอุปกรณ์ต้นแบบที่ประกอบด้วยท่อนาโนคาร์บอนและส่วนประกอบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ การพัฒนานี้เกี่ยวข้องกับการผสมผสานระหว่างชิ้นส่วนเพอร์รอฟสไกต์และซิลิคอนแบบดั้งเดิม การติดตั้งจะแปลงรังสีอัลตราไวโอเลตที่มีอยู่ให้เป็นไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพ และเพิ่มประสิทธิภาพแบตเตอรี่ได้ถึง 15%

— ข้อได้เปรียบหลักของเพอร์รอฟสไกต์แบบไฮบริดคือความง่ายในการผลิตจากแหล่งมาตรฐาน: สารประกอบอินทรีย์เคมีทางอุตสาหกรรมและเกลือของโลหะ ในขณะที่อะนาล็อกเซมิคอนดักเตอร์ที่มีประสิทธิภาพสูงในรูปแบบของเซลล์แสงอาทิตย์ที่ใช้แกลเลียมอาร์เซไนด์และซิลิคอนนั้นได้มาจากองค์ประกอบที่หายากและมีราคาแพงหัวหน้าโครงการผู้เชี่ยวชาญชั้นนำของมหาวิทยาลัย MISiS และศาสตราจารย์ Anvar Zakhidov กล่าว

ปัจจัยสำคัญอีกประการหนึ่งคือการพิมพ์โฟโตอิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้ perovskite ไม่ได้จำกัดอยู่เพียงการพิมพ์บนกระจกเท่านั้น ซึ่งจะช่วยลดต้นทุนของแบตเตอรี่ใหม่ได้อย่างมากเมื่อเทียบกับแบตเตอรี่รุ่นเก่า ในรูปแบบที่ซับซ้อนสร้างส่วนประกอบจากฟิล์มบาง ส่วนประกอบของเพอร์รอฟสไกต์เหล่านี้มีระดับที่ใช้งานอยู่ สามารถใช้งานได้โดยไม่มีปัญหาแม้แต่กับพื้นผิวที่มีความยืดหยุ่นและบางที่สุด และเทคโนโลยีม้วนที่ทันสมัยทำให้สามารถวางแผงโซลาร์เซลล์บนพื้นผิวที่มีความโค้งต่างๆ เมื่อคำนึงถึงข้อดีทั้งหมดนี้ ขอบเขตของการใช้แบตเตอรี่ที่เป็นนวัตกรรมใหม่กำลังขยายตัวและไปไกลกว่าการใช้อะนาล็อกซิลิคอนแบบเดิม การพัฒนานี้สามารถจัดหาพลังงานธรรมชาติให้กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบพกพาและ เครื่องใช้ในครัวเรือนนำไปปฏิบัติในโครงการ” บ้านอัจฉริยะ"ฯลฯ แบตเตอรี่ที่ใช้ Perovskite รับประกันการจ่ายพลังงานไฟฟ้าให้กับบ้านอย่างต่อเนื่อง นวัตกรรมนี้ยังเหมาะสมกับอุตสาหกรรมยานยนต์อีกด้วย

นักวิทยาศาสตร์ทั่วโลกกำลังทำงานเพื่อสร้างเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดใหม่ ซึ่งแม้จะมีประสิทธิภาพสูง แต่ก็อาจมีรูปแบบที่แตกต่างกัน และใช้กันอย่างแพร่หลายในการก่อสร้างในอุตสาหกรรมการก่อสร้าง พัฒนาการใหม่ๆ ความสำเร็จใหม่ๆ ของนักวิทยาศาสตร์ แผงโซลาร์เซลล์รุ่นใหม่แต่ละรุ่นแม้จะเป็นเพียงก้าวเล็กๆ แต่ก้าวไปข้างหน้า ถือเป็นความก้าวหน้าอย่างหนึ่งในการพัฒนาแหล่งพลังงานทางเลือกที่จะลดการพึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิลแบบดั้งเดิมของมนุษยชาติ

อนาคตของเซลล์แสงอาทิตย์: 3 ทิศทางที่สดใส

1. แผงโซลาร์เซลล์ที่โปร่งใส

บริษัท Dyesol ในออสเตรเลียกำลังทำงานในสิ่งที่บริษัทกล่าวว่าเป็นระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์แห่งอนาคต พื้นฐานของระบบนี้คือสิ่งที่เรียกว่า "เซลล์ Gretzel" - เซลล์แสงอาทิตย์หลากสี พวกมันเป็นชื่อมาจากชายผู้คิดค้นเซลล์เหล่านี้ ซึ่งก็คือ Michael Gretzel นักเคมี ผู้จดสิทธิบัตรเซลล์เหล่านี้ในปี 1992 เซลล์เหล่านี้ทำงานในลักษณะเดียวกันกับการทำงานของใบสีเขียวของพืช สีย้อมที่อยู่ในวัสดุของเซลล์เหล่านี้จะทำปฏิกิริยากับแสงและทำให้เกิดความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้นบนพื้นผิวของฟิล์ม เซลล์ Gretzel เกือบจะโปร่งใสและสามารถนำไปใช้ในการเคลือบได้หลากหลาย สิ่งนี้ทำให้พวกเขามีความยืดหยุ่น และขอบเขตการใช้งานนั้นแทบไม่มีขีดจำกัด

เซลล์เกรทเซลหลากสีที่ส่วนหน้าของศูนย์การประชุมแห่งใหม่ในเมืองโลซาน

ข้อได้เปรียบที่ใหญ่ที่สุดของเซลล์เหล่านี้คือราคาถูก เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม และทำงานได้แม้จากแสงที่กระเจิงและในมุมที่ไม่น่าพึงใจของแสงแดด อย่างไรก็ตาม การประยุกต์ใช้งานจริงอย่างเต็มรูปแบบจำเป็นต้องมีการวิจัยเพิ่มเติม ความจริงก็คือประสิทธิภาพของเซลล์เหล่านี้ยังไม่เกิน 15% ซึ่งต่ำกว่าตัวบ่งชี้ที่คล้ายกันสำหรับเซลล์ซิลิคอนฮีเลียมอย่างมาก อย่างไรก็ตาม การคำนวณทางทฤษฎีแสดงให้เห็นว่าด้วยเทคโนโลยีที่เหมาะสม ประสิทธิภาพของเซลล์เกรทเซลจะสูงถึง 31% และในอนาคตอันใกล้นี้เราสามารถคาดหวังรูปลักษณ์ของบ้านที่ผนังทาสีเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าได้

2.ไฟฟ้าโซลาร์เซลล์รวมอยู่ในหิน

ห้องปฏิบัติการวิจัยของมหาวิทยาลัยเยอรมันจากเมืองคาสเซิลภายใต้การนำของศาสตราจารย์ Heike Klussmann ซึ่งสานต่องานที่เริ่มต้นโดย Gretzel นั้นได้ไปไกลกว่านั้นมากในการวิจัยของพวกเขา ห้องปฏิบัติการได้พัฒนาวัสดุก่อสร้างที่ผสมผสานคุณสมบัติของคอนกรีตและเซลล์ฮีเลียมเข้าด้วยกัน

นี้ วัสดุใหม่ผู้สร้างเรียกมันว่า DysCrete ตามที่นักวิจัยอธิบาย คอนกรีตในกรณีนี้ทำหน้าที่เป็นอิเล็กโทรด ในขณะที่การสังเคราะห์ด้วยแสงเทียมเกิดขึ้นในสีย้อมที่ทำจากสารสกัดจากผลไม้ ในช่วงเริ่มต้น ทีมวิจัยได้ทดลองกับน้ำแบล็คเคอแรนท์จนกระทั่งนักพัฒนาค้นพบสีย้อมที่มีประสิทธิภาพมากกว่า

การทดลองกับสีย้อมสีแดงและคอนกรีตที่มหาวิทยาลัยคาสเซิล

หัวหน้าโครงการ ศาสตราจารย์ Heike Klussmann กล่าวว่า "เป้าหมายของเราคือการพัฒนาวัสดุที่จะพบการประยุกต์ใช้อย่างกว้างขวางในอุตสาหกรรมการก่อสร้างในอนาคต ตัวอย่างเช่น สำหรับองค์ประกอบสำเร็จรูปในการก่อสร้างอาคารและโครงสร้าง เป็นองค์ประกอบของส่วนหน้าอาคาร หรือส่วนประกอบผนังใหม่"

3.ม้วนโซลาร์เซลล์

บาง ยืดหยุ่น และราคาถูกมาก นี่คือลักษณะของเจลฟอยล์และกระดาษเจล Heliatek บริษัท เยอรมันได้เปิดตัวภาพยนตร์ที่มีความหนาน้อยกว่าหนึ่งมิลลิเมตรอย่างมาก ฟิล์มนี้รักษาประสิทธิภาพทางไฟฟ้าแม้ในสภาพแสงน้อยและอุณหภูมิสูง ปัจจุบัน มหาวิทยาลัยเทคนิคในเมืองเคมนิทซ์มีการวิจัยและทดลองอย่างจริงจังเกี่ยวกับกระดาษเจล

นักวิจัยกำลังทดลองใช้แผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบฟิล์มกระดาษ

ด้วยเทคนิคการพิมพ์ปกติ ชั้นไวแสงสามารถนำไปใช้กับกระดาษได้ ในเวลาเดียวกัน ในห้องทดลองของมหาวิทยาลัยได้รับผลลัพธ์ที่น่าพอใจทีเดียว วันนี้เรากำลังพูดถึงแรงดันไฟฟ้า 4 โวลต์และประสิทธิภาพ 1.3% แต่นี่เป็นเพียงจุดเริ่มต้นของงาน การคำนวณทางทฤษฎีแสดงให้เห็นถึงความสำเร็จของตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพที่เทียบได้กับเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดซิลิคอน 3PV (Printed Paper Photo Voltaics) - นี่คือสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์เรียกว่าการค้นพบของพวกเขา

มองไปสู่อนาคต: โครงสร้างนาโนที่มีดัชนีการหักเหของแสงแปรผัน

ในเมือง Eindhoven ของเนเธอร์แลนด์ ที่สถาบัน AMOLF Institute for Photonics และ Semiconductor Nanophysics ห้องปฏิบัติการที่นำโดยศาสตราจารย์ Jamie Gomez Rivas ดำเนินการวิจัยเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์

การศึกษาเหล่านี้มีพื้นฐานอยู่บนแนวคิดในการเพิ่มฟลักซ์ส่องสว่างต่อหน่วยพื้นที่ เพื่อทำให้แนวคิดนี้เป็นจริง นักวิจัยจึงหันไปหาสิ่งที่ธรรมชาติ "ประดิษฐ์ขึ้น" นั่นก็คือ ดวงตาของผีเสื้อกลางคืน เครื่องตรวจจับแสงธรรมชาติเหล่านี้รับรู้ปริมาณแสงที่น้อยที่สุด ซึ่งทำให้แมลงมองเห็นได้อย่างสมบูรณ์แบบและปรับทิศทางตัวเองในความมืดสนิท ในภาพและรูปลักษณ์ของดวงตาของผีเสื้อกลางคืน นักวิทยาศาสตร์พยายามสร้างโครงสร้างเทียมที่จะทำงานในลักษณะเดียวกัน

จากการทดลองจำนวนมากและการคำนวณที่ซับซ้อน ทำให้ได้โครงสร้างนาโนหลายชั้นที่ใช้แกลเลียมฟอสไฟด์ นักวิทยาศาสตร์ได้ตีพิมพ์ผลการวิจัยของพวกเขาในวารสาร Advanced Materials ในเอกสารที่ตีพิมพ์ ศาสตราจารย์ Jamie Gomez Rivas กล่าวว่า "เป็นครั้งแรกที่เราได้แสดงให้เห็นว่าโครงสร้างของเราสามารถดูดซับฟลักซ์แสงได้เกือบสมบูรณ์" ในโครงสร้างชั้นของดวงตาของผีเสื้อกลางคืน ดัชนีการหักเหของแสงจะค่อยๆ เปลี่ยนแปลงจากชั้นหนึ่งไปอีกชั้นหนึ่ง และเพิ่มขึ้นมากกว่าสามเท่าก่อนที่จะถึงเส้นประสาทตา นักวิจัยบรรลุผลเช่นเดียวกันโดยใช้โครงสร้างหลายชั้นของแท่งนาโนขนาดเล็กที่มีความยาวและความหนาผันแปรได้

โครงสร้างนาโนที่มีดัชนีการหักเหของแสงแปรผัน

ด้วยขนาดของแท่งนาโนที่แปรผันเหล่านี้ การเปลี่ยนแปลงดัชนีการหักเหของแสงอย่างต่อเนื่องและราบรื่นจึงเกิดขึ้นได้ ซึ่งช่วยให้จับรังสีแสงได้สูงสุดตลอดสเปกตรัมของความยาวคลื่นทั้งหมด และยังช่วยลดผลกระทบของการสะท้อนให้เหลือน้อยที่สุดอีกด้วย ตามที่นักวิจัยระบุว่า ถึงเวลาแล้วสำหรับการเปลี่ยนจากการวิจัยทางวิทยาศาสตร์มาเป็น การประยุกต์ใช้จริงผลลัพธ์ที่ได้รับและการพัฒนา วิธีง่ายๆการใช้สารเคลือบใหม่กับแผงโซลาร์เซลล์ หากทำได้สำเร็จ การใช้การเคลือบนาโนป้องกันแสงสะท้อนดังกล่าวจะทำให้ประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์เพิ่มขึ้นอย่างมาก ในเวลาเดียวกัน ศาสตราจารย์ริวาส ก็คิดว่าสามารถพัฒนาสารเคลือบที่สามารถใช้แสงที่ตกกระทบได้มากถึง 99%

เมื่อคำนึงถึงแนวโน้มในการพัฒนาวิศวกรรมพลังงานแสงอาทิตย์และการเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องในประสิทธิภาพของโฟโตคอนเวอร์เตอร์ฮีเลียม นักวิทยาศาสตร์ได้ทำการคาดการณ์ในแง่ดีพอสมควรสำหรับการใช้พลังงานแสงอาทิตย์ ตามการคาดการณ์นี้ ในปี 2050 27% ของไฟฟ้าทั้งหมดที่ผลิตบนโลกจะผลิตจากโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์

นิเวศวิทยาของการบริโภค วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี: นักฟิสิกส์ชาวสวิสได้สาธิตการทำงานของเซลล์แสงอาทิตย์รุ่นใหม่ที่มีประสิทธิภาพสูงเป็นประวัติการณ์และในขณะเดียวกันก็ยังมีราคาถูกเมื่อเทียบกับเซลล์แสงอาทิตย์ทั่วไป

นักฟิสิกส์ชาวสวิสได้สาธิตการทำงานของเซลล์แสงอาทิตย์รุ่นใหม่ที่มีประสิทธิภาพสูงเป็นประวัติการณ์และในขณะเดียวกันก็ยังมีราคาถูกเมื่อเทียบกับเซลล์แสงอาทิตย์ทั่วไป

ภาพยนตร์ที่ทำจากอะนาล็อกของแร่ธรรมชาติที่ผิดปกติช่วยให้นักฟิสิกส์จากสวิตเซอร์แลนด์สร้างขึ้น รูปลักษณ์ใหม่แผงโซลาร์เซลล์ราคาถูกที่แปลงแสงอาทิตย์เป็นพลังงานไฟฟ้าได้ถึง 20% ตามรายงานที่ตีพิมพ์ในวารสาร Nature

“เซลล์แสงอาทิตย์เพอร์รอฟสไกต์ต้นแบบที่ดีที่สุดใช้วัสดุพิเศษที่ยากต่อการผลิตและการทำให้บริสุทธิ์ ต้นทุนขั้นต่ำของพวกเขาคือประมาณ 300 ยูโรต่อกรัมของสารซึ่งทำให้เป็นไปไม่ได้ ใช้ในเชิงพาณิชย์- เมื่อเปรียบเทียบกันแล้ว สาร FDT ของเรานั้นผลิตง่ายและราคาถูกกว่าถึง 5 เท่า แต่มีคุณสมบัติเหมือนเดิม” Mohammad Nazeeruddin จาก EPFL กล่าว

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา นักวิทยาศาสตร์ได้สร้างวัสดุแปลกใหม่หลายอย่างที่สามารถเพิ่มประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์ได้หลายครั้ง โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ความสนใจของนักฟิสิกส์ถูกดึงดูดมากขึ้นโดยแร่เพอร์รอฟสไกต์และแอนะล็อกสังเคราะห์ ซึ่งเป็นฟิล์มบางซึ่งเป็นเซมิคอนดักเตอร์ที่แปลงพลังงานแสงเป็นไฟฟ้าได้ดี

วัสดุดูดซับแสงส่วนใหญ่มีโครงสร้างผลึกที่สมมาตร ซึ่งช่วยให้อิเล็กตรอนไหลไปในทิศทางต่างๆ ได้อย่างอิสระ Perovskite มีโครงตาข่ายลูกบาศก์คริสตัลที่เกิดจากอะตอมของโลหะเดี่ยว ภายในลูกบาศก์แต่ละก้อนจะมีรูปทรงแปดหน้าซึ่งเกิดจากอะตอมของออกซิเจน ซึ่งภายในจะมีอะตอมของโลหะอีกชนิดหนึ่งอยู่

ปฏิสัมพันธ์ระหว่างอะตอมเหล่านี้ทำให้อิเล็กตรอนไหลไปในทิศทางเดียวกัน ซึ่งเป็นสาเหตุที่ทำให้เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดเพอรอฟสไกต์มีประสิทธิภาพสูงมาก ประมาณ 12-15% Naziruddin และเพื่อนร่วมงานของเขาสามารถบรรลุผลสำเร็จมากยิ่งขึ้น ระดับสูงประสิทธิภาพโดยไม่ต้องเพิ่มต้นทุนของแบตเตอรี่ด้วยการสร้างสาร FDT

มันจัดอยู่ในหมวดหมู่ของสิ่งที่เรียกว่า "ตัวพารู" ซึ่งเป็นสารพิเศษที่ช่วยกำจัดประจุบวกที่เรียกว่า "รู" ออกจากฟิล์มเพอร์รอฟสไกต์หลังจากที่อนุภาคแสงเข้าไปและ "กระแทก" อิเล็กตรอนออกจากฟิล์ม ในด้านโครงสร้างทางเคมี FDT เป็นโมเลกุลอะโรมาติกไฮโดรคาร์บอนขนาดเล็ก มีรูปร่างคล้ายผีเสื้อที่มีปีกขนาดใหญ่

ปลายปีกของ "ผีเสื้อ" นี้เกาะติดกับพื้นผิวของฟิล์มเพอร์รอฟสไกต์ และส่วนล่างของมันมีปฏิกิริยากับอะตอมไอโอดีน ซึ่งทำหน้าที่เป็นแหล่งที่มาของ "รู" และอิเล็กตรอน และทำให้พวกเขากลับมาทำงานอย่างรวดเร็ว ตำแหน่งหลังแสงจะทำให้อิเล็กตรอนตัวถัดไปหลุดออกจากคริสตัลเพอร์รอฟสไกต์

ด้วยคุณสมบัติที่ไม่ธรรมดา เซลล์แสงอาทิตย์ที่เคลือบด้วยชั้นบางๆ ของ FDT จึงสามารถบรรลุประสิทธิภาพที่สูงเป็นประวัติการณ์จนถึงปัจจุบัน - มากกว่า 20.2% ซึ่งสูงกว่าเซลล์แสงอาทิตย์เล็กน้อยโดยอิงจาก "ตัวพาผ่านรู" ที่มีราคาแพงกว่า นักวิทยาศาสตร์หวังว่าการค้นพบของพวกเขาจะนำเราเข้าใกล้การเกิดขึ้นของแหล่งพลังงาน "สีเขียว" ที่มีประสิทธิภาพอย่างแท้จริง ที่ตีพิมพ์

เป็นเวลาหลายพันปีที่มนุษยชาติใช้ทรัพยากรธรรมชาติเพื่อให้ได้พลังงาน เริ่มจากไม้ที่เผาเพื่ออุ่นและปรุงอาหาร และปิดท้ายด้วยพลังงานนิวเคลียร์ ปริมาณสำรองของโลกกลายเป็นสิ่งไม่ถาวรและความต้องการ สังคมสมัยใหม่สูงอย่างไม่มีใครเทียบได้เมื่อเทียบกับกระบวนการต่ออายุ ทิศทางที่มีแนวโน้มมากที่สุดในการค้นหาแหล่งพลังงานทดแทนได้กลายเป็นเทคโนโลยีแผงโซลาร์เซลล์ใหม่

สิ่งประดิษฐ์ที่ยอดเยี่ยม

เมื่อปลายศตวรรษที่ 19 แล้ว นักวิทยาศาสตร์เริ่มคิดถึงการใช้พลังงานแสงอาทิตย์ เหตุผลก็คือผลงานของนักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศสชื่อดัง A. Becquerel - "ปรากฏการณ์ทางไฟฟ้าที่เกิดจากการส่องสว่างของร่างกาย" ในนั้นเขาบรรยายถึงผลกระทบของเซลล์แสงอาทิตย์ - การเกิดขึ้นของแรงดันไฟฟ้าหรือกระแสไฟฟ้าในสสารภายใต้อิทธิพลของแสง การมีส่วนร่วมอันล้ำค่านี้เกิดขึ้นในปี พ.ศ. 2416 โดยวิศวกรไฟฟ้าชาวอังกฤษ W. Smith ผู้ค้นพบความสามารถในการนำแสงของซีลีเนียม ในปี พ.ศ. 2430 เฮิรตซ์ นักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน ค้นพบเอฟเฟกต์โฟโตอิเล็กทริกภายนอกโดยศึกษาการปล่อยอิเล็กตรอนออกจากสสารเมื่อสัมผัสกับแสง

เป็นเวลากว่าครึ่งศตวรรษแล้วที่นักวิทยาศาสตร์ได้ทำงานเพื่อสร้างเครื่องแปลงไฟเป็นไฟฟ้าโดยตรง ในช่วงปี 1950 ผู้เชี่ยวชาญของ Bell Laboratories ได้สร้างแผงโซลาร์เซลล์ที่มีคุณสมบัติครบถ้วนแผงแรก เทคโนโลยีใหม่กระตุ้นความสนใจอย่างมากในภาคอวกาศทันที และหลังจากนั้นเพียง 4 ปี ดาวเทียมของอเมริกาและโซเวียตที่ติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์ก็ถูกปล่อยสู่อวกาศ

พลังงานแสงอาทิตย์วันนี้

ดูเหมือนว่าทำไมต้องสร้างเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ในเมื่ออยู่ห่างจากเรามากกว่า 8 นาทีแสงเพียงเล็กน้อยก็มีแหล่งพลังงานขนาดมหึมาแสนสาหัสนั่นคือดวงอาทิตย์ หากเราจินตนาการถึงพลังของโฟตอนฟลักซ์ในหน่วยวัตต์ โดยเฉลี่ยเมื่อคำนึงถึงเส้นศูนย์สูตร กลางวันกลางคืนและฤดูร้อนฤดูหนาว เราจะได้ 325 วัตต์ต่อ 1 ตารางเมตร เมื่อพิจารณาพื้นที่ผิวโลกคือ 510.1 ล้านตารางกิโลเมตร ปรากฎว่าโลกของเราได้รับพลังงาน 165.7 ล้านล้านกิโลวัตต์ต่อชั่วโมงอย่างต่อเนื่อง

ในหนึ่งวัน โลกได้รับพลังงานจากดวงอาทิตย์มากเท่ากับที่โรงไฟฟ้าทั้งหมดในโลกไม่สามารถผลิตได้ภายในหนึ่งปี

การแปลงพลังงานแสง

ปัจจุบันการใช้พลังงานแสงอาทิตย์กลายเป็นงานเร่งด่วน ท้ายที่สุดแล้ว นี่เป็นวิธีที่ถูกที่สุดและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมที่สุดในการผลิตไฟฟ้าและความร้อน เมื่อเปรียบเทียบกับโรงไฟฟ้าพลังความร้อน ราคาไฟฟ้าสุดท้ายสำหรับผู้บริโภคจะถูกกว่า 80% ความต้องการแหล่งไฟฟ้าทางเลือกราคาไม่แพงได้เพิ่มความต้องการแผงโซลาร์เซลล์ และการแข่งขันระหว่างผู้ผลิตได้กระตุ้นการพัฒนาทางวิทยาศาสตร์ของเทคโนโลยีใหม่ ๆ

มี 3 วิธีในการแปลงพลังงานแสงซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายทั่วโลก

นี่เป็นวิธีที่ง่ายที่สุดโดยใช้อุปกรณ์ราคาไม่แพง หลักการทำงานคือการให้น้ำร้อนจากดวงอาทิตย์ จนกระทั่งเมื่อเร็ว ๆ นี้การติดตั้งดังกล่าวส่วนใหญ่ใช้เฉพาะในประเทศร้อนสำหรับการจัดหาน้ำร้อนเท่านั้น นักสะสมสมัยใหม่ที่ผลิตในรัสเซียได้รับการออกแบบเพื่อใช้ในภาคเหนือ เมื่ออุณหภูมิภายนอกอยู่ที่ 10°C ในสภาพอากาศปลอดโปร่ง น้ำจะร้อนถึง 80-90°C

ค่อนข้าง เทคโนโลยีใหม่ซึ่งกำลังดำเนินการอย่างแข็งขันในประเทศเยอรมนี เดิมทีโรงงานแห่งนี้ตั้งใจจะผลิตไฮโดรเจนราคาถูกโดยไม่ทำลายสิ่งแวดล้อม ไฮโดรเจนเองเป็นเชื้อเพลิงที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากที่สุด ต่างจากไฮโดรคาร์บอนผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้คือไอน้ำธรรมดา (H 2 + 0.5 O 2 → H 2 O) ในระหว่างการพัฒนาได้รับพลังงานที่ซับซ้อนทั้งหมดซึ่งสามารถให้ไฟฟ้า น้ำร้อน และเครื่องทำความร้อนแก่ครัวเรือนส่วนบุคคลได้ ในสภาพอากาศที่ดี ไฟฟ้าจะถูกสร้างขึ้นจากแบตเตอรี่ และพลังงานส่วนเกินจะถูกนำมาใช้เพื่อผลิตไฮโดรเจน หากไม่มีไฟฟ้าที่ผลิตได้ ก็จะใช้ไฮโดรเจนที่สะสมอยู่ ผู้ผลิตชั้นนำของระบบที่ซับซ้อนดังกล่าว ได้แก่ HPS Home Power Solutions GmbH และ CNX Construction

การแปลงพลังงานแสงอาทิตย์โดยตรงเป็นพลังงานไฟฟ้าได้รับการปรับปรุงและขยายอย่างต่อเนื่อง การเติบโตอย่างรวดเร็วของการนำ SES ไปใช้ได้รับการยืนยันจากสถิติ ในปี 2548 กำลังการผลิตรวมของโครงการพลังงานแสงอาทิตย์มีเพียง 5 GW และในปี 2557 - 150 GW ปัจจุบันมีโรงไฟฟ้าดังกล่าวหลายแห่งในโลก ซึ่งโรงไฟฟ้าที่ใหญ่ที่สุด ได้แก่:

• บุษราคัม แคลิฟอร์เนีย - 1,096 เมกะวัตต์;
• อากัวกาเลียนเต แอริโซนา - 626 เมกะวัตต์;
• เมสกีต แอริโซนา - 413 เมกะวัตต์;
• โซลาร์แรนช์ แคลิฟอร์เนีย - 399 เมกะวัตต์;
• หวงเหอ ชิงไห่ – 317 เมกะวัตต์;
• คาตาลินา แคลิฟอร์เนีย - 204 เมกะวัตต์;
• ซิตีซาน ชิงไห่ – 150 เมกะวัตต์;
• หนิงเซี่ย ชิงหยาง หนิงเซี่ย – 150 เมกะวัตต์;
• "Perovo" ไครเมีย - 133 เมกะวัตต์;
• "ซิลเวอร์", เนวาดา - 122 เมกะวัตต์

ปัจจุบันมีโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ที่ดำเนินงานในรัสเซียจำนวน 23 แห่ง กำลังการผลิตรวม 250.318 เมกะวัตต์ นอกจากนี้อุปกรณ์ที่ใช้ยังได้รับการปรับปรุงให้ทันสมัยอยู่เสมอและมีการเพิ่มขีดความสามารถอีกด้วย

ปัจจุบันมีโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ 31 แห่งในขั้นตอนการออกแบบและก่อสร้างในสหพันธรัฐรัสเซีย

นอกเหนือจากโครงการพลังงานขนาดใหญ่แล้ว แผงโซลาร์เซลล์ยังถูกนำมาใช้มากขึ้นในชีวิตประจำวันและในอุปกรณ์ประเภทต่างๆ ติดตั้งบนหลังคาบ้านส่วนตัว บนเสาไฟถนน และติดไว้ในแบบพกพา ที่ชาร์จอุปกรณ์คอมพิวเตอร์และอุปกรณ์ให้แสงสว่างอัตโนมัติสำหรับพื้นที่

วิธีแก้ปัญหาที่ไม่ธรรมดาที่สุดคือเส้นทางจักรยานในเนเธอร์แลนด์และถนนยาว 1 กิโลเมตรในฝรั่งเศสที่เคลือบด้วยโฟโตเซลล์ และในเกาหลีก็ได้พัฒนาแบตเตอรี่ฝังเทียม มันบางกว่าเส้นผมถึง 15 เท่า ออกแบบมาเพื่อการฝังใต้ผิวหนัง และสามารถจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์ที่ปลูกได้

หลักการทำงาน

แผงรับแสงประกอบด้วยเซลล์ (โมดูล) ที่ทำจากวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ 2 ชั้นที่มีคุณสมบัติเป็นสื่อนำแสง ชั้นบนสุดของเซมิคอนดักเตอร์ประเภท "n" มีศักยภาพเป็นลบ และชั้นล่างของประเภท "p" มีศักยภาพเป็นบวก เมื่อรังสีแสงกระทบชั้นบนสุด เอฟเฟกต์โฟโตอิเล็กทริคภายนอกจะเกิดขึ้น กล่าวอีกนัยหนึ่งเซมิคอนดักเตอร์ "n" เริ่มให้อิเล็กตรอน ในขณะเดียวกัน ชั้นล่างสุดของ "p" ก็สามารถจับอิเล็กตรอนได้ ดังนั้น หากคุณปิดวงจรโดยการเชื่อมต่อโหลดเข้ากับเลเยอร์ต่างๆ อิเล็กตรอนที่ออกจากชั้นบนสุดจะไหลผ่านโหลดไปยังชั้นล่างสุด แล้วผ่าน ทางแยกพีเอ็นกลับไปสู่ชั้นบนอีกครั้ง

ความสำเร็จที่แท้จริง

มีการใช้วัสดุที่หลากหลายเพื่อสร้างโมดูล จากการศึกษาในห้องปฏิบัติการ พบว่าเซลล์แสงอาทิตย์หลายชั้นประเภท GaInP/GaAs/Ge มีประสิทธิภาพมากที่สุด ซึ่งแสดงค่าสัมประสิทธิ์การแปลงโฟโตอิเล็กทริกที่ 32% ในขณะเดียวกัน ในความเป็นจริง มีการสร้างสถิติที่สูงกว่ามาก

ในปี 2013 Sharp ได้สร้างเซลล์แสงอาทิตย์สามชั้นโดยใช้อินเดียมแกลเลียมอาร์เซไนด์ ซึ่งแสดงผลลัพธ์ประสิทธิภาพที่ 44.4% บันทึกของพวกเขาถูกแซงหน้าในปีเดียวกันโดยนักวิทยาศาสตร์จากสถาบัน Fraunhofer สำหรับระบบพลังงานแสงอาทิตย์ พวกเขาใช้เลนส์ Fresnel ในการออกแบบตาแมว ซึ่งได้รับตัวบ่งชี้ที่ 44.7% หนึ่งปีต่อมา พวกเขาเอาชนะตัวเองได้ และด้วยการโฟกัสแบบพิเศษ เลนส์จึงสามารถบรรลุประสิทธิภาพได้ถึง 46%

การพัฒนาที่ทันสมัย

หนึ่งในพื้นที่ที่มีแนวโน้มดีคือการแปลงสเปกตรัมรังสีทั้งหมดให้เป็นไฟฟ้า การพัฒนาในทิศทางนี้กำลังดำเนินการโดยบริษัท สถาบัน ศูนย์วิจัยหลายแห่ง และผลลัพธ์ก็ออกมาแล้ว

ทฤษฎีนาโนแอนเทนนา

แนวคิดในการแปลงรังสีดวงอาทิตย์ให้เป็น กระแสไฟฟ้าตามหลักการของเสาอากาศเรียงกระแสที่ทำงานในช่วงความยาวคลื่นแสง 0.4-1.6 ไมครอน ปรากฏในปี 1972 และเป็นของ R. Bailey ประสิทธิภาพที่เป็นไปได้ของเสาอากาศดังกล่าวในทางทฤษฎีคือ 85% ความพยายามครั้งแรกในการสร้างตัวแปลงพลังงานแสงอาทิตย์โดยใช้นาโนแอนเทนนาเกิดขึ้นในปี 2545 โดย ITN Energy Systems ซึ่งไม่ประสบความสำเร็จ อย่างไรก็ตาม เทคนิคนี้ถือว่ามีแนวโน้มมากที่สุดและมีการวิจัยอย่างต่อเนื่อง

ปัจจุบันวัสดุนี้เป็นทางเลือกแทนซิลิคอนเป็นที่นิยมมากที่สุดในหมู่ผู้ผลิต ราคาของมันถูกกว่ามากซึ่งท้ายที่สุดก็มีผลดีต่อราคาของผลิตภัณฑ์ นอกจากนี้ยังมีสารตะกั่วที่เป็นพิษซึ่งพวกเขาพยายามทดแทนมาเป็นเวลานาน นักวิทยาศาสตร์ชาวดัตช์กลุ่มหนึ่งที่ทำงานเกี่ยวกับปัญหานี้ได้ค้นพบโดยไม่ได้ตั้งใจ

ตะกั่วถูกแทนที่ด้วยดีบุก และในระหว่างการศึกษาทดสอบ ก็ได้สังเกตเห็นปรากฏการณ์แปลกๆ “อิเล็กตรอนร้อน” ซึ่งก็คืออิเล็กตรอนที่มีพลังงานเพิ่มขึ้น จะปล่อยมันออกไปในเวลาไม่กี่นาโนวินาที แทนที่จะเป็นหลายร้อยเฟมโตวินาที ซึ่งนานกว่ามาก ในแผงธรรมดา อิเล็กตรอนดังกล่าวจะถูกแปลงเป็นความร้อนแทนที่จะเป็นไฟฟ้า ในกรณีนี้ เนื่องจากความช้าของอิเล็กตรอน จึงเป็นไปได้ที่จะแปลงเป็นไฟฟ้าก่อนที่จะกลายเป็นความร้อน

ในตอนนี้ นักวิทยาศาสตร์กำลังค้นหาคำตอบว่าเหตุใดอิเล็กตรอนร้อนจึงชะลอการกระเจิงของพวกมัน และจะทำให้พวกมันกระเจิงช้าลงได้อย่างไร ตามที่ศาสตราจารย์ด้านโฟโตฟิสิกส์และออปโตอิเล็กทรอนิกส์ M. Loi การคาดการณ์ทางทฤษฎีสำหรับประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ดังกล่าวจะอยู่ที่ 66%

รังสีในอุดมคติ

เพื่อแก้ปัญหาองค์ประกอบแสงที่ดูดซับสเปกตรัมรังสีดวงอาทิตย์ทั้งหมด ทีมนักวิจัยจากไฮฟา (อิสราเอล) ได้เสนอวิธีแก้ปัญหาที่ไม่ได้มาตรฐาน ในการทดลอง พวกเขาตัดสินใจเปลี่ยนแสงอาทิตย์ให้เป็นรังสีในอุดมคติ ในการทำเช่นนี้ พวกเขาได้พัฒนาและใช้วัสดุเรืองแสงที่มีเอกลักษณ์เฉพาะตัว มีการใช้เทคโนโลยีที่คล้ายกันใน หลอดไฟ LEDโดยที่แสงของไดโอดจะถูกดูดซับโดยสารเรืองแสงและแปลงเป็นแสงที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการรับรู้ของมนุษย์ ในกรณีขององค์ประกอบ วัสดุจะเปลี่ยนสเปกตรัมของการแผ่รังสีทั้งหมดให้เป็นแสง ซึ่งแผงจะดูดซับไว้อย่างเหมาะสม ตามที่นักวิทยาศาสตร์รุ่นเยาว์กล่าวว่าการเปลี่ยนแปลงของแสงจะเพิ่มการแปลงเป็นไฟฟ้าได้มากถึง 50%

แผงหลายชั้นสำหรับการติดตั้งหลังคา

ก่อนหน้านี้ นักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยนิวเซาธ์เวลส์เสนอให้รวมศูนย์รังสีดวงอาทิตย์โดยใช้กระจก เทคนิคนี้ทำให้สามารถเพิ่มประสิทธิภาพขององค์ประกอบได้อย่างมาก ปัจจุบันเทคโนโลยีนี้ใช้ในโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์หลายแห่ง แต่สำหรับแบตเตอรี่ที่ติดตั้งบนหลังคาบ้านส่วนตัวการออกแบบดังกล่าวเป็นไปไม่ได้ ผู้พัฒนาศูนย์วิทยาศาสตร์ของเยอรมนี Agora Energiewende เสนอให้เพิ่มประสิทธิภาพการแปลงแสงที่ไม่มีความเข้มข้นเป็น 53%

สิ่งประดิษฐ์ของพวกเขามีพื้นฐานมาจากแผงหลายชั้นที่สามารถดูดซับแสงได้ 4 ช่วง ชั้นการหักเหของแสงพิเศษจะสะท้อนสเปกตรัมอินฟราเรดไปยังชิ้นส่วนซิลิคอนและส่งแสงส่วนที่เหลือไปยังแผงสามชั้น ชั้นแรกคืออินเดียมแกลเลียมฟอสไฟด์ ชั้นที่สองคืออินเดียมแกลเลียมอาร์เซไนด์ และชั้นที่สามคือเจอร์เมเนียม แต่ละตัวดูดซับแสงในช่วงหนึ่งและด้วยเหตุนี้จึงสามารถ "บีบ" พลังงานสูงสุดออกมาได้

การออกแบบนี้เหมาะอย่างยิ่งในทางทฤษฎี แต่ในทางปฏิบัติ การใช้งานบนหลังคามักประสบปัญหาในการบำรุงรักษา ขณะนี้แบตเตอรี่ได้รับการพัฒนาเพื่อภาคเอกชนให้เหมาะกับโรงไฟฟ้ามากกว่าแต่ยังคงปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง

พลังงานทั้งกลางวันและกลางคืน

พัฒนาการของนักวิทยาศาสตร์ชาวจีนได้รับความสนใจเป็นพิเศษจากสิ่งพิมพ์ทางวิทยาศาสตร์หลายฉบับ จึงไม่น่าแปลกใจ เนื่องจากจีนเป็นผู้นำในด้านนี้และเป็นซัพพลายเออร์แผงโซลาร์เซลล์รายใหญ่ที่สุดซึ่งเป็นที่ต้องการทั่วโลก

นักพัฒนาชาวจีนได้เสนอแผงที่ใช้งานได้ไม่เพียงในเวลากลางวันเท่านั้น แต่ยังทำงานในเวลากลางคืนด้วย ความลับอยู่ที่ชั้นของสารเรืองแสงที่มีแสงระเรื่อยาว ในระหว่างวัน แสงที่โฟโตเซลล์ไม่ถูกดูดซับจะถูกกักไว้โดยฟอสเฟอร์ ซึ่งจะเรืองแสงในเวลากลางคืน เพื่อปล่อยพลังงานไปยังโฟโตเซลล์ แม้ว่าประสิทธิภาพในเวลากลางคืนจะอยู่ที่ 25% เท่านั้น แต่แบตเตอรี่ดังกล่าวสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพของพลังงานแสงอาทิตย์ได้อย่างมาก

โซลูชั่นทางวิศวกรรม

ด้วยการเติบโตของ SES ทั่วโลก ปัญหาใหม่โดยเฉพาะที่เกี่ยวข้องกับประเทศในยุโรป ในการสร้างโรงไฟฟ้าดังกล่าวจำเป็นต้องใช้พื้นที่ขนาดใหญ่ ปัญหานี้แก้ไขได้ในระดับหนึ่งด้วยการติดตั้งโฟโตเซลล์เข้ากับพื้นผิวถนน และติดตั้งตัวรับแสงบนหลังคา แต่บ่อยครั้งที่จำเป็นต้องปรับปรุงโครงสร้างหลังคาให้ทันสมัยและในบางกรณีการติดตั้งขัดแย้งกับคุณสมบัติทางสถาปัตยกรรม ความเร่งด่วนในการเพิ่มความสามารถในการบูรณาการของแผงโซลาร์เซลล์กลายเป็นเรื่องสำคัญ ดังนั้นวิศวกรและสถาปนิกชั้นนำจึงกำลังดำเนินการเรื่องนี้อยู่ในปัจจุบัน

หลังคาทำจากโฟโต้เซลล์

Hanergy นำเสนอการออกแบบที่น่าสนใจในการประชุม Solar Power International 2017 ในลาสเวกัส กระเบื้องมุงหลังคา Hantiles เป็นกระเบื้องรูปคลื่นที่มีแผงเซลล์แสงอาทิตย์ในตัว ด้วยการรวมวัสดุมุงหลังคาและโฟโตเซลล์เข้าด้วยกัน จึงรักษารูปลักษณ์ที่สวยงามของอาคารไว้ได้ และโครงสร้างหลังคาไม่จำเป็นต้องมีการเพิ่มเติม อีกทั้งต้นทุนยังถูกกว่าการซื้อหลังคาและแผงแยกกันอีกด้วย

การหุ้มผนังด้วยแผงโซลาร์เซลล์

ศูนย์ไมโครเทคโนโลยีและอิเล็กทรอนิกส์แห่งสวิส "CSEM" ได้เสนอเทคโนโลยีใหม่สำหรับการผลิตแผงผนังภายนอกซึ่งเป็นแผงโซลาร์เซลล์ด้วย ลักษณะเฉพาะอยู่ที่การรักษาคุณภาพของวัสดุที่หันหน้าไปทาง แผงดูซ้ำซากและมีคุณสมบัติกันความร้อนและเสียงสูง จนถึงตอนนี้มีเพียงตัวเลือกสีขาวเท่านั้น แต่นักพัฒนาบอกว่าสีใดก็ได้

ในไม่ช้าแทนที่จะติดตั้งหน้าต่างประหยัดพลังงานจะสามารถติดตั้งหน้าต่างสร้างพลังงานได้ หน้าต่างนวัตกรรมจากนักพัฒนาห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Los Alamos นั้นไม่แตกต่างจากหน้าต่างธรรมดา ในเวลาเดียวกัน พวกเขาใช้หน่วยแก้วแบบห้องเดียวที่มีจุดควอนตัมที่มีแมงกานีสในตัว กระจกภายนอกและใช้คอปเปอร์-อินเดียม ซีลีไนด์เป็นส่วนประกอบภายใน กระจกทำหน้าที่เป็นตัวรวมศูนย์เรืองแสง และเมื่อดูดซับแสง จะเปลี่ยนเส้นทางไปที่ขอบของกรอบ ซึ่งจะถูกแปลงเป็นไฟฟ้าโดยโฟโตเซลล์ในตัว

วิศวกรชาวเยอรมันจากมหาวิทยาลัย Jena ก้าวไปไกลกว่านั้นอีก พวกเขาเสนอหน้าต่างอัจฉริยะ แนวคิดเรื่องหน้าต่างอัจฉริยะไม่ใช่เรื่องใหม่ ก่อนหน้านี้ นักพัฒนารายอื่นเสนอกระจกที่เปลี่ยนความโปร่งแสงและผลิตกระแสไฟฟ้าผ่านโฟโตเซลล์แบบเคลือบ คราวนี้ใช้เทคโนโลยี LaWin ใหม่โดยพื้นฐาน ขณะนี้มีการเพิ่มฟังก์ชั่นของ windows ให้กับความสามารถในการทำงานเป็นแสงสว่างและเครื่องทำความร้อน

ชาร์จได้ทุกที่

นักพัฒนาชาวญี่ปุ่นจากสถาบัน RIKEN และมหาวิทยาลัยโตเกียวได้ประดิษฐ์เซลล์แสงอาทิตย์แบบยืดหยุ่นบางเฉียบที่ไม่กลัวน้ำและแรงดึง ด้วยการรวมแบตเตอรี่ดังกล่าวเข้ากับสิ่งทอ จึงสามารถสร้างเสื้อผ้าที่เชื่อมโยงกันได้ อุปกรณ์เคลื่อนที่หรืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ