As primeiras células fotovoltaicas, desenvolvidas nos anos 50 para alimentar os satélites de comunicações, eram muito ineficientes. Desde aqueles dias, a eficiência das células solares aumentou constantemente, enquanto os custos caíram, embora ainda haja muito espaço para melhorias. Além de menor custo e melhor eficiência, os avanços futuros em materiais fotovoltaicos provavelmente levarão a um uso mais amplo da energia solar para novas aplicações ecologicamente corretas.
Menor custo
As células fotovoltaicas foram a chave para o primeiros satélites de comunicações porque poucas alternativas poderiam produzir eletricidade confiável por longos períodos, especialmente sem manutenção. O alto custo de um satélite justifica o uso de células solares caras para energia. Desde então, os custos das células solares caíram significativamente, levando a dispositivos móveis baratos, como calculadoras movidas a energia solar e carregadores de celulares. Para a geração de energia em larga escala, o custo de cada watt de eletricidade produzida a partir de energia fotovoltaica permanece maior do que alternativas como energia de carvão ou energia nuclear. A tendência geral para diminuir os custos para as células solares é provável que continue no futuro previsível.
Maior eficiência
Uma célula solar eficiente produz mais eletricidade a partir de uma determinada quantidade de luz em comparação com uma ineficiente . A eficiência depende de vários fatores, incluindo os materiais usados na própria célula fotovoltaica, o vidro usado para cobrir a célula e a fiação elétrica da célula. Melhorias, como materiais que convertem uma grande parte do espectro de luz do Sol em eletricidade, aumentaram radicalmente a eficiência das células solares. Avanços futuros provavelmente aumentarão ainda mais as eficiências, espremendo mais energia elétrica da luz.
Formatos flexíveis
Uma célula fotovoltaica tradicional é uma peça plana de material de silício, coberta de vidro e colada a um painel de metal ; é eficaz, mas não muito flexível. A pesquisa atual em materiais fotovoltaicos levou a células que são pintadas em uma variedade de superfícies, incluindo folhas de papel e plástico. Outra técnica coloca uma película ultrafina de material no vidro, resultando em uma janela que permite a entrada de luz e produz eletricidade. Uma variedade maior de materiais fotovoltaicos no futuro pode levar a pintura doméstica movida a energia solar, pavimentação de estradas, um revestimento que recarrega seu telefone celular e outras aplicações avançadas.
Nanotecnologia
Avanços na nanotecnologia, o estudo das propriedades dos materiais nos níveis atômico e molecular, tem grande potencial para melhorar as células fotovoltaicas. Por exemplo, o tamanho das partículas microscópicas em materiais fotovoltaicos afeta sua capacidade de absorver cores específicas da luz; ajustando o tamanho e a forma das moléculas, os cientistas podem aumentar sua eficiência. A nanotecnologia pode também um dia levar a uma impressora 3D para desktop que produz células solares atomicamente precisas e outros dispositivos a um custo muito baixo.
Solar Car?
Embora as células fotovoltaicas sejam muito promissoras no futuro aplicações, eles também irão enfrentar alguns limites físicos rígidos. Por exemplo, é improvável que um carro de passeio totalmente movido a energia solar tenha o desempenho ou a utilidade de um modelo atual típico movido a gás. Embora os veículos movidos a energia solar funcionem em competições, na maior parte são protótipos multimilionários altamente especializados que exigem condições ensolaradas do deserto. O fator limitante é a luz solar que a Terra recebe, o que equivale a 1.000 watts por metro em condições ideais. O menor motor elétrico prático para um carro requer cerca de 40kW de energia; com 40% de eficiência, isso significa um painel solar de 100 metros quadrados ou 1.000 pés quadrados de área. Por outro lado, um painel solar prático pode, algum dia, alimentar um pequeno veículo de corrida para uso ocasional ou estender o alcance de direção para um híbrido plug-in. A energia limitada da luz solar restringe o desempenho de qualquer veículo que se baseia em células fotovoltaicas.
