7 новых технологий солнечных панелей: как зеленая энергетика изменится в 2025 году

Эффективность солнечных панелей значительно возросла за последние 20-30 лет. Ранее их КПД составлял около 10%, то есть они могли преобразовывать в пригодное для использования электричество лишь около десятой части улавливаемого солнечного света. Однако этот показатель значительно вырос благодаря постоянным исследованиям, разработкам и инновациям. Сегодня технология достигла такого уровня, что эффективность преобразования света превышает 20% или даже 25%. Это означает, что фотоэлектрические системы могут преобразовывать почти четверть получаемого ими солнечного света в чистую возобновляемую энергию. О том, как данная отрасль будет развиваться в 2025 году, расскажет Фокус.

Повышенная эффективность делает солнечную энергию более жизнеспособным и привлекательным вариантом для домовладельцев, предприятий и целых городов, а также сокращает пространство, необходимое для размещения солнечных электростанций (СЭС), что позволяет производить больше электроэнергии из того же количества солнечного света. Эта повышенная эффективность снизила стоимость зеленой энергии, сделав ее более доступной для широкой аудитории и способствуя повсеместному внедрению во всем мире.

Достижения в сфере перовскитных солнечных элементов

Поскольку стоимость солнечных панелей значительно снизилась за последние несколько десятилетий, поиск способов дальнейшего снижения затрат на их производство становится все более сложной задачей. Однако доступность модулей имеет решающее значение для их широкого внедрения. Сегодня почти все панели изготавливаются из кремния. Таким образом, перовскитные солнечные элементы стали многообещающей новой технологией из-за низкой себестоимости производства и высокой эффективности, пишет greenlancer.com.

Перовскиты — это полупроводниковый материал, известный своей кристаллической структурой, напоминающей минералы перовскита. Перовскитные полупроводники могут эффективно преобразовывать солнечный свет в электричество благодаря своей способности поглощать широкий диапазон длин волн, включая видимый и ближний инфракрасный спектры. Его недорогой и относительно простой производственный процесс способен изменить правила игры на рынке зеленой энергетики.

Перовскитно-кремниевые тандемные солнечные элементы — особый тип вариации перовскита, сочетающий кристаллический кремний со слоем перовскита. В этой конструкции кристаллическая кремниевая подложка эффективно захватывает длинные волны, в то время как перовскиты отлично справляются с использованием коротких волн. Тандемная архитектура перовскитных ячеек демонстрирует широкую запрещенную зону, что обеспечивает высокие эксплуатационные характеристики.

Китайская фирма LONGi продемонстрировала рекордную энергоэффективность тандемных солнечных элементов — 26,81%. Ученые из Университета Колорадо в Боулдере (США) представили новый метод производства перовскитных ячеек, что может сыграть решающую роль в развитии технологии в целом.

Несмотря на потенциальные преимущества технологии перовскитных солнечных панелей, необходимо решить некоторые проблемы для коммерческого использования. Исследователи и ученые активно работают над повышением стабильности и масштабируемости этих ячеек. После решения этих проблем, перовскитные фотоэлементы смогут стать переломным моментом в отрасли возобновляемой энергетики, предлагая экономически эффективную и действенную альтернативу традиционным панелям на основе кремния.

Технология двухсторонних солнечных панелей

Двусторонние солнечные панели обеспечивают преимущество в производстве солнечной энергии, улавливая солнечный свет как с передней, так и с задней стороны модуля. Эта инновационная конструкция позволяет использовать отраженный солнечный свет с различных поверхностей, таких как земля, вода или близлежащие сооружения, что приводит к увеличению выработки электроэнергии. Недавние достижения способствовали росту доли таких батарей на рынке возобновляемой энергии, пишет Interesting Engineering.

Универсальность и эффективность технологии двусторонних солнечных панелей делают их ценными в различных областях применения: от коммерческих фотоэлектрических установок до масштабных ферм, в конечном итоге повышая экономическую жизнеспособность солнечной энергии. Интересно, что исследователи из Национальной лаборатории возобновляемой энергии (NREL) в настоящее время изучают разработку двусторонних перовскитных солнечных элементов, что еще больше увеличивает потенциал этой передовой технологии следующего поколения.

Преимущества двусторонних солнечных панелей

• Высокая выработка энергии: двусторонние панели захватывают солнечный свет с обеих сторон с помощью, что приводит к увеличению выработки энергии по сравнению с традиционными фотоэлементами.
• Прочность и долговечность: двусторонние панели созданы для того, чтобы выдерживать суровые условия окружающей среды, и многие модели были лучшими в рейтинге надежности фотоэлектрических модулей PVEL 2024 года.
• Лучшая производительность в рассеянном свете: такие панели могут генерировать энергию из рассеянного или отраженного света, что делает их подходящими для районов с облачностью или слабым освещением.
• Увеличенная выработка энергии в некоторых средах: батареи работают исключительно хорошо в определенных средах, таких как заснеженные регионы или области с высокоотражающими поверхностями.
• Универсальность применения: двусторонние панели можно использовать в различных областях, включая крыши, навесы для автомобилей и плавучие солнечные фермы.

Недостатки двусторонних солнечных панелей

• Высокая стоимость: двусторонние панели, как правило, дороже традиционных.
• Специализированный монтаж: таким панелям требуется другая система монтажа, которая позволяет свету достигать обеих сторон, что может увеличить сложность и стоимость установки.
• Эстетическая непривлекательность: технология может не понравиться некоторым домовладельцам или владельцам коммерческой недвижимости.
• Накопление пыли и грязи: поскольку задняя сторона двусторонних панелей открыта, пыль и грязь, скорее всего, будут скапливаться там, требуя более частой очистки и обслуживания.
• Эффекты затенения: батареи подвержены затенению из-за своей двухсторонней конструкции. Правильная установка и расстояние имеют решающее значение для минимизации этого эффекта.

Гибкие и легкие фотоэлементы

Постоянный прогресс в области материалов и технологий производства проложил путь к появлению гибких, тонких и легких солнечных панелей, открывая множество возможностей для их применения в различных условиях: от питания портативных устройств до бесшовной установки на изогнутые поверхности.

Исследователи из Массачусетского технологического института разработали сверхлегкие тканевые солнечные элементы, тоньше человеческого волоса, которые можно легко прикрепить к любой поверхности, создавая материал, похожий на листы, сообщает SciTechDaily. Весом в одну сотую часть традиционных солнечных панелей, эти фотоэлементы производят в 18 раз больше энергии на килограмм и находятся на переднем крае новейших разработок в области технологий солнечных панелей.

Разработка гибких и легких солнечных технологий преобразила использование возобновляемой энергии и произвела революцию в ее интеграции в повседневную жизнь. Их можно легко транспортировать и развертывать. Это значительное преимущество для инсталляции в удаленных и сложных условиях, где источники энергии ограничены или отсутствуют. Благодаря своей универсальности и адаптивности эти солнечные панели стали переломным моментом в расширении охвата и доступности устойчивой генерации электроэнергии.

Оптимизация возобновляемой энергии

Ученые работают над созданием передовых технологий, таких как литий-ионные и проточные аккумуляторы, специально для хранения солнечной энергии. Эти аккумуляторы обеспечивают более высокую плотность энергии, более длительный срок службы и улучшенные возможности зарядки и разрядки, что позволяет эффективно использовать накопленную энергию Солнца.

Ожидается, что достижения в системах управления батареями (BMS) сыграют значительную роль в будущем солнечных панелей, обеспечивая лучший контроль и оптимизацию хранения энергии, говорится в материале Еlectropages. Эти системы позволят пользователям максимально использовать накопленную зеленую энергию, что в конечном итоге приведет к экономии средств и повышению энергоэффективности.

В дополнение к новым достижениям в области солнечных технологий, интеграция фотоэлементов и систем хранения энергии, как ожидается, выиграет от улучшения государственной политики и правил. Правительства и коммунальные службы во всем мире признают ценность и потенциал хранения энергии в поддержке интеграции возобновляемой энергии и стабильности сети. Поэтому в будущем появится больше программ поддержки для развертывания систем "солнечная энергия плюс хранение", что будет способствовать широкому внедрению в индустрию чистой энергии.

Прозрачная технология для солнечных панелей

Появление прозрачных солнечных панелей представляет собой значительный прогресс, позволяя окнам и фасадам зданий генерировать электроэнергию, сохраняя светопропускание и видимость, пишет The Brighter Side of News. Эти инновационные устройства используют новейшую технологию, которая облегчает их бесшовную интеграцию в архитектурные элементы, такие как окна и экстерьеры зданий. Используя PV-стекло, сохраняющее прозрачность, эти батареи выполняют двойную роль — улучшают визуальную привлекательность конструкций и одновременно производят возобновляемую энергию.

Интеграция прозрачных солнечных панелей представляет собой уникальное решение, которое гармонизирует функциональность с эстетикой. Улавливая солнечную энергию, не препятствуя естественному освещению или не загораживая вид, эти устройства позволяют зданиям как генерировать энергию, так и быть визуально привлекательными. Независимо от того, используются ли они в современных небоскребах или жилых домах, прозрачные солнечные панели олицетворяют собой сочетание формы и функциональности, прокладывая путь к более экологичному и устойчивому будущему.

"Интеллектуальные" солнечные батареи

Растущая интеграция интеллектуальных технологий солнечных панелей, включая датчики и возможности Интернета вещей, развивает солнечную промышленность. Эта интеграция обеспечивает превосходный мониторинг, обслуживание и оптимизацию производительности фотоэлементов, что приводит к повышению эффективности и результативности.

Внедрение интеллектуальных технологий значительно увеличивает эффективность и срок службы СЭС. Это также способствует более активному и гибкому методу генерации солнечной электроэнергии, закладывая основу для энергетической инфраструктуры с улучшенной производительностью и устойчивостью.

Используя аналитику данных и автоматизацию, интеллектуальные устройства могут регулировать свою ориентацию, отслеживать солнечный свет и решать проблемы производства солнечной энергии проактивно, обеспечивая максимальную выработку электроэнергии и надежность солнечной фотоэлектрической системы. Благодаря постоянному развитию технологий, внедрение интеллектуальных солнечных панелей имеет огромный потенциал для стимулирования широкого внедрения возобновляемых источников энергии и ускорения использования солнечной фотоэлектрической технологии, уверены авторы издания greenlancer.com.

Как блокчейн используется в солнечной энергетике

Технология блокчейн — это распределенная система цифрового реестра, обеспечивающая безопасную, прозрачную и децентрализованную торговлю энергией в солнечной промышленности с помощью виртуальных электростанций (VPP). Она позволяет осуществлять одноранговую торговлю энергией между потребителями, производителями и операторами систем без посредников, способствуя более эффективным и надежным энергетическим транзакциям.

Блокчейн может повысить прозрачность и прослеживаемость транзакций в области солнечной энергии, способствовать использованию возобновляемых источников и обеспечить интеграцию распределенных энергетических ресурсов. Он также может упростить создание микросетей, улучшить эксплуатацию и обслуживание, а также снизить транзакционные издержки, считают авторы YouTube-канала HERO Energy & Engineering.

Раскрытие потенциала новых технологий

По мере развития технологии солнечных фотоэлектрических модулей возможности возобновляемой энергии стремительно растут. Благодаря повышению эффективности, интеграции интеллектуальных технологий и достижениям в области материалов и дизайна солнечная энергия становится все более доступным и универсальным источником энергии.

Последние достижения в области технологий солнечных панелей меняют представление об энергии и ее роли в современной жизни, позиционируя солнечную энергию как неотъемлемую часть будущего устойчивой энергетики. Упростив процесс выдачи разрешений и проектирования, государства могут ускорить переход к возобновляемым источникам и открыть целый мир преимуществ для окружающей среды и экономики.