Painéis solares de silício rígido dominam os mercados residenciais e de serviços públicos, mas existe oportunidade para tecnologias emergentes e fotovoltaicas de filme fino, notáveis ​​por serem leves e flexíveis, de acordo com cientistas do Laboratório Nacional de Energia Renovável do Departamento de Energia dos EUA (NREL).

Filmes finos, como telureto de cádmio (CdTe) e seleneto de cobre, índio e gálio (CIGS), junto com perovskites e outras novas tecnologias, pode ser ideal para gerar a eletricidade necessária para drones não tripulados, carregadores portáteis, e fachadas de edifícios. As oportunidades e desafios inerentes à adoção generalizada dessas idéias aparecem no novo Nature Energy papel, "Aumentando os mercados e diminuindo o peso da embalagem para energia fotovoltaica de alta potência específica."

"Exploramos os limites por trás das relações potência-peso e como isso pode gerar valor para os jogadores emergentes em energia fotovoltaica, permitindo que alcancem a escala de gigawatts sem ter que competir diretamente com os painéis solares de silício, "disse Matthew Reese, pesquisador do NREL e autor principal do artigo.

O artigo foi coautor de Stephen Glynn, Michael Kempe, Deborah McGott, Matthew Dabney, Teresa Barnes, Samuel Booth, David Feldman, e Nancy Haegel, tudo do NREL.

Os painéis de silício constituem 95 por cento do mercado solar global, geração de eletricidade para concessionárias, residências, e negócios, mas os pesquisadores identificaram aplicativos que devem considerar as proposições de valor além da tríade de valor padrão de custo, eficiência, e confiabilidade usada para painéis fotovoltaicos (PV) convencionais. Flexibilidade e portabilidade serão fatores importantes, com o desempenho da tecnologia quantificado em termos de watts por quilograma.

Os pesquisadores identificaram três mercados de alto valor, cada um com um potencial para gerar cumulativamente um gigawatt (GW) de eletricidade - a um preço acima de $ 1 por watt - nos próximos 10 anos:

• Veículos aeroespaciais e aéreos não tripulados - A alimentação de satélites é impulsionada por custos de lançamento extremamente altos; enquanto que, há um desejo crescente de manter os drones no ar por períodos muito longos. Para ambos os aplicativos, o espaço limitado torna a eficiência e o peso críticos e os custos secundários. Um jogador-chave neste mercado é III-V PV, mas embora seja altamente eficiente, também é muito caro para muitas aplicações.
• Carregamento portátil - tornar mais fácil para uma pessoa instalar ou mover um carregador portátil está levando à necessidade de tecnologia fotovoltaica que seja eficiente e flexível. Encontrar o equilíbrio correto entre esses requisitos e custos poderia colocar milhões de unidades em serviço pelos militares, trabalhadores de socorro em desastres, e usuários recreativos.
• Transporte terrestre - A integração de PV em veículos elétricos competirá com a eletricidade proveniente da rede, mas a adição pode estender o alcance de condução. O PV teria que usar painéis menores e ser flexível o suficiente para conformar os contornos do telhado.

Os pesquisadores identificaram esses mercados como menores, mas significativos e que pagarão um prêmio pelo valor agregado da tecnologia sendo leve para dar suporte inicial, produção em baixa escala. À medida que a produção aumenta, custos mais baixos virão.

A equipe do NREL determinou que o limite inferior para um dispositivo fotovoltaico leve é ​​entre 300 e 500 gramas por metro quadrado. Abaixo disso, reduziria a confiabilidade, durabilidade, E segurança. Um módulo leve no lado inferior dessa faixa pode gerar mais de um quilowatt de eletricidade a partir de algo que pesa apenas seis embalagens de refrigerante. Módulos convencionais, mesmo sem o peso adicional do equipamento de montagem, pode exigir 150–200 libras para gerar tanta energia.