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Las primeras células fotovoltaicas, desarrolladas en la década de 1950 para alimentar satélites de comunicaciones, eran muy ineficientes. Desde aquellos días, la eficiencia de las células solares ha aumentado de manera constante, mientras que los costos han disminuido, aunque todavía queda mucho por mejorar. Además de un menor costo y una mejor eficiencia, los avances futuros en materiales fotovoltaicos probablemente conducirán a un uso más amplio de la energía solar para aplicaciones novedosas y amigables con el medio ambiente.
Costo más bajo
Las células fotovoltaicas fueron clave para los primeros satélites de comunicaciones porque pocas alternativas podrían producir electricidad confiable durante largos períodos, especialmente sin mantenimiento. El alto costo de un satélite justifica el uso de costosas células solares como fuente de energía. Desde entonces, los costos de las células solares han disminuido significativamente, lo que ha llevado a dispositivos móviles de bajo costo, como calculadoras con energía solar y cargadores de teléfonos celulares. Para la generación de energía a gran escala, el costo por cada vatio de electricidad producida a partir de energía fotovoltaica sigue siendo más alto que las alternativas como la energía del carbón o la energía nuclear. Es probable que la tendencia general de disminución de los costos de las células solares continúe en el futuro previsible.
Mayor eficiencia
Una célula solar eficiente produce más electricidad a partir de una cantidad dada de luz en comparación con una ineficiente. La eficiencia depende de varios factores, incluidos los materiales utilizados en la propia célula fotovoltaica, el vidrio utilizado para cubrir la célula y el cableado eléctrico de la célula. Las mejoras, como los materiales que convierten una gran parte del espectro de luz del Sol en electricidad, han aumentado radicalmente la eficiencia de las células solares. Es probable que los avances futuros aumenten aún más la eficiencia, exprimiendo más energía eléctrica de la luz.
Formatos flexibles
Una célula fotovoltaica tradicional es una pieza plana de material de silicio, cubierta de vidrio y unida a un panel de metal; Es efectivo pero no muy flexible. La investigación actual en materiales fotovoltaicos ha llevado a células pintadas en una variedad de superficies, incluyendo papel y láminas de plástico. Otra técnica coloca una película ultradelgada de material sobre el vidrio, lo que da como resultado una ventana que deja entrar la luz y produce electricidad. Una mayor variedad de materiales fotovoltaicos en el futuro puede conducir a la pintura de la casa con energía solar, pavimentación de carreteras, una capa que recarga su teléfono celular y otras aplicaciones avanzadas.
Nanotecnología
Los avances en nanotecnología, el estudio de las propiedades de los materiales a nivel atómico y molecular, tienen un gran potencial para mejorar las células fotovoltaicas. Por ejemplo, el tamaño de las partículas microscópicas en los materiales fotovoltaicos afecta su capacidad de absorber colores específicos de luz; Al ajustar el tamaño y la forma de las moléculas, los científicos pueden aumentar su eficiencia. Un día, la nanotecnología también puede conducir a un escritorio 3D-er que produce células solares atómicamente precisas y otros dispositivos a muy bajo costo.
Coche solar?
Aunque las células fotovoltaicas son muy prometedoras en futuras aplicaciones, también enfrentarán algunos límites físicos duros. Por ejemplo, es poco probable que un automóvil de pasajeros completamente alimentado por el sol tenga el rendimiento o la utilidad de un modelo típico de gasolina actual. Aunque los vehículos impulsados por el sol han corrido en competencias, estos son en su mayoría prototipos de millones de dólares altamente especializados que requieren condiciones soleadas del desierto. El factor limitante es la luz solar que recibe la Tierra, que asciende a 1.000 vatios por metro en condiciones ideales. El motor eléctrico práctico más pequeño para un automóvil requiere aproximadamente 40kW de energía; con una eficiencia del 40 por ciento, esto significa un panel solar de 100 metros cuadrados o 1,000 pies cuadrados de área. Por otro lado, un panel solar práctico podría algún día alimentar un vehículo pequeño para uso ocasional o extender el rango de conducción para un híbrido enchufable. La energía limitada en la luz solar restringe el rendimiento de cualquier vehículo que se base en células fotovoltaicas.