7 нових технологій сонячних панелей: як зелена енергетика зміниться у 2025 році

Ефективність сонячних панелей значно зросла за останні 20-30 років. Раніше їхній ККД становив близько 10%, тобто вони могли перетворювати на придатну для використання електрику лише близько десятої частини вловлюваного сонячного світла. Однак цей показник значно зріс завдяки постійним дослідженням, розробкам та інноваціям. Сьогодні технологія досягла такого рівня, що ефективність перетворення світла перевищує 20% або навіть 25%. Це означає, що фотоелектричні системи можуть перетворювати майже чверть одержуваного ними сонячного світла на чисту поновлювану енергію. Про те, як ця галузь розвиватиметься у 2025 році, розповість Фокус.

Підвищена ефективність робить сонячну енергію більш життєздатним і привабливим варіантом для домовласників, підприємств і цілих міст, а також скорочує простір, необхідний для розміщення сонячних електростанцій (СЕС), що дає змогу виробляти більше електроенергії з тієї ж кількості сонячного світла. Ця підвищена ефективність знизила вартість зеленої енергії, зробивши її більш доступною для широкої аудиторії та сприяючи повсюдному впровадженню в усьому світі.

Досягнення у сфері перовскітних сонячних елементів

Оскільки вартість сонячних панелей значно знизилася за останні кілька десятиліть, пошук способів подальшого зниження витрат на їхнє виробництво стає дедалі складнішим завданням. Однак доступність модулів має вирішальне значення для їх широкого впровадження. Сьогодні майже всі панелі виготовляються з кремнію. Таким чином, перовскітні сонячні елементи стали багатообіцяючою новою технологією через низьку собівартість виробництва і високу ефективність, пише greenlancer.com.

Перовськіти — це напівпровідниковий матеріал, відомий своєю кристалічною структурою, що нагадує мінерали перовскіту. Перовскітні напівпровідники можуть ефективно перетворювати сонячне світло на електрику завдяки своїй здатності поглинати широкий діапазон довжин хвиль, включно з видимим і ближнім інфрачервоним спектрами. Його недорогий і відносно простий виробничий процес здатний змінити правила гри на ринку зеленої енергетики.

Перовскітно-кремнієві тандемні сонячні елементи — особливий тип варіації перовскіту, що поєднує кристалічний кремній з шаром перовскіту. У цій конструкції кристалічна кремнієва підкладка ефективно захоплює довгі хвилі, в той час як перовскіти відмінно справляються з використанням коротких хвиль. Тандемна архітектура перовскітних комірок демонструє широку заборонену зону, що забезпечує високі експлуатаційні характеристики.

Китайська фірма LONGi продемонструвала рекордну енергоефективність тандемних сонячних елементів — 26,81%. Вчені з Університету Колорадо в Боулдері (США) представили новий метод виробництва перовскітних осередків, що може зіграти вирішальну роль у розвитку технології в цілому.

Незважаючи на потенційні переваги технології перовскітних сонячних панелей, необхідно вирішити деякі проблеми для комерційного використання. Дослідники і вчені активно працюють над підвищенням стабільності та масштабованості цих осередків. Після вирішення цих проблем, перовскітні фотоелементи зможуть стати переломним моментом у галузі відновлюваної енергетики, пропонуючи економічно ефективну і дієву альтернативу традиційним панелям на основі кремнію.

Технологія двосторонніх сонячних панелей

Двосторонні сонячні панелі забезпечують перевагу у виробництві сонячної енергії, вловлюючи сонячне світло як з передньої, так і з задньої сторони модуля. Ця інноваційна конструкція дає змогу використовувати відбите сонячне світло з різних поверхонь, як-от земля, вода або прилеглі споруди, що призводить до збільшення вироблення електроенергії. Недавні досягнення сприяли зростанню частки таких батарей на ринку відновлюваної енергії, пише Interesting Engineering.

Універсальність і ефективність технології двосторонніх сонячних панелей роблять їх цінними в різних сферах застосування: від комерційних фотоелектричних установок до масштабних ферм, в кінцевому підсумку підвищуючи економічну життєздатність сонячної енергії. Цікаво, що дослідники з Національної лабораторії відновлюваної енергії (NREL) наразі вивчають розробку двосторонніх перовскітних сонячних елементів, що ще більше збільшує потенціал цієї передової технології наступного покоління.

Переваги двосторонніх сонячних панелей

• Високе вироблення енергії: двосторонні панелі захоплюють сонячне світло з обох сторін за допомогою, що призводить до збільшення вироблення енергії в порівнянні з традиційними фотоелементами.
• Міцність і довговічність: двосторонні панелі створені для того, щоб витримувати суворі умови навколишнього середовища, і багато моделей були найкращими в рейтингу надійності фотоелектричних модулів PVEL 2024 року.
• Краща продуктивність у розсіяному світлі: такі панелі можуть генерувати енергію з розсіяного або відбитого світла, що робить їх придатними для районів з хмарністю або слабким освітленням.
• Збільшене вироблення енергії в деяких середовищах: батареї працюють винятково добре в певних середовищах, як-от засніжені регіони або райони з поверхнями з високим відбиттям.
• Універсальність застосування: двосторонні панелі можна використовувати в різних галузях, включно з дахами, навісами для автомобілів і плавучими сонячними фермами.

Недоліки двосторонніх сонячних панелей

• Висока вартість: двосторонні панелі, як правило, дорожчі за традиційні.
• Спеціалізований монтаж: таким панелям потрібна інша система монтажу, яка дає змогу світлу досягати обох сторін, що може збільшити складність і вартість встановлення.
• Естетична непривабливість: технологія може не сподобатися деяким домовласникам або власникам комерційної нерухомості.
• Накопичення пилу і бруду: оскільки задній бік двосторонніх панелей відкритий, пил і бруд, найімовірніше, будуть скупчуватися там, вимагаючи частішого очищення і обслуговування.
• Ефекти затінення: батареї схильні до затінення через свою двосторонню конструкцію. Правильна установка і відстань мають вирішальне значення для мінімізації цього ефекту.

Гнучкі та легкі фотоелементи

Постійний прогрес у галузі матеріалів і технологій виробництва проклав шлях до появи гнучких, тонких і легких сонячних панелей, відкриваючи безліч можливостей для їхнього застосування в різних умовах: від живлення портативних пристроїв до безшовного встановлення на вигнуті поверхні.

Дослідники з Массачусетського технологічного інституту розробили надлегкі тканинні сонячні елементи, тонші за людську волосину, які можна легко прикріпити до будь-якої поверхні, створюючи матеріал, схожий на листи, повідомляє SciTechDaily. Вагою в одну соту частину традиційних сонячних панелей, ці фотоелементи виробляють у 18 разів більше енергії на кілограм і перебувають на передньому краї новітніх розробок у галузі технологій сонячних панелей.

Розробка гнучких і легких сонячних технологій змінила використання відновлюваної енергії і зробила революцію в її інтеграції в повсякденне життя. Їх можна легко транспортувати і розгортати. Це значна перевага для інсталяції у віддалених і складних умовах, де джерела енергії обмежені або відсутні. Завдяки своїй універсальності та адаптивності ці сонячні панелі стали переломним моментом у розширенні охоплення та доступності стійкої генерації електроенергії.

Оптимізація відновлюваної енергії

Вчені працюють над створенням передових технологій, таких як літій-іонні та проточні акумулятори, спеціально для зберігання сонячної енергії. Ці акумулятори забезпечують вищу щільність енергії, триваліший термін служби і поліпшені можливості заряджання і розряджання, що дає змогу ефективно використовувати накопичену енергію Сонця.

Очікується, що досягнення в системах управління батареями (BMS) зіграють значну роль у майбутньому сонячних панелей, забезпечуючи кращий контроль і оптимізацію зберігання енергії, йдеться в матеріалі Еlectropages. Ці системи дадуть змогу користувачам максимально використовувати накопичену зелену енергію, що в кінцевому підсумку призведе до економії коштів і підвищення енергоефективності.

На додаток до нових досягнень в області сонячних технологій, інтеграція фотоелементів і систем зберігання енергії, як очікується, виграє від поліпшення державної політики і правил. Уряди та комунальні служби в усьому світі визнають цінність і потенціал зберігання енергії в підтримці інтеграції відновлюваної енергії та стабільності мережі. Тому в майбутньому з'явиться більше програм підтримки для розгортання систем "сонячна енергія плюс зберігання", що сприятиме широкому впровадженню в індустрію чистої енергії.

Прозора технологія для сонячних панелей

Поява прозорих сонячних панелей являє собою значний прогрес, дозволяючи вікнам і фасадам будівель генерувати електроенергію, зберігаючи світлопропускання і видимість, пише The Brighter Side of News. Ці інноваційні пристрої використовують новітню технологію, яка полегшує їхню безшовну інтеграцію в архітектурні елементи, як-от вікна та екстер'єри будівель. Використовуючи PV-скло, що зберігає прозорість, ці батареї виконують подвійну роль — покращують візуальну привабливість конструкцій і одночасно виробляють поновлювану енергію.

Інтеграція прозорих сонячних панелей являє собою унікальне рішення, яке гармонізує функціональність з естетикою. Вловлюючи сонячну енергію, не перешкоджаючи природному освітленню або не загороджуючи вид, ці пристрої дозволяють будівлям як генерувати енергію, так і бути візуально привабливими. Незалежно від того, чи використовуються вони в сучасних хмарочосах або житлових будинках, прозорі сонячні панелі уособлюють поєднання форми та функціональності, прокладаючи шлях до більш екологічного та сталого майбутнього.

"Інтелектуальні" сонячні батареї

Зростаюча інтеграція інтелектуальних технологій сонячних панелей, включно з датчиками і можливостями Інтернету речей, розвиває сонячну промисловість. Ця інтеграція забезпечує чудовий моніторинг, обслуговування та оптимізацію продуктивності фотоелементів, що призводить до підвищення ефективності та результативності.

Впровадження інтелектуальних технологій значно збільшує ефективність і термін служби СЕС. Це також сприяє активнішому та гнучкішому методу генерації сонячної електроенергії, закладаючи основу для енергетичної інфраструктури з поліпшеною продуктивністю та стійкістю.

Використовуючи аналітику даних і автоматизацію, інтелектуальні пристрої можуть регулювати свою орієнтацію, відстежувати сонячне світло і вирішувати проблеми виробництва сонячної енергії проактивно, забезпечуючи максимальне вироблення електроенергії і надійність сонячної фотоелектричної системи. Завдяки постійному розвитку технологій, впровадження інтелектуальних сонячних панелей має величезний потенціал для стимулювання широкого впровадження поновлюваних джерел енергії та прискорення використання сонячної фотоелектричної технології, впевнені автори видання greenlancer.com.

Як блокчейн використовується в сонячній енергетиці

Технологія блокчейн — це розподілена система цифрового реєстру, що забезпечує безпечну, прозору та децентралізовану торгівлю енергією в сонячній промисловості за допомогою віртуальних електростанцій (VPP). Вона дає змогу здійснювати однорангову торгівлю енергією між споживачами, виробниками та операторами систем без посередників, сприяючи більш ефективним і надійним енергетичним транзакціям.

Блокчейн може підвищити прозорість і простежуваність транзакцій у сфері сонячної енергії, сприяти використанню поновлюваних джерел і забезпечити інтеграцію розподілених енергетичних ресурсів. Він також може спростити створення мікромереж, поліпшити експлуатацію та обслуговування, а також знизити транзакційні витрати, вважають автори YouTube-каналу HERO Energy & Engineering.

Розкриття потенціалу нових технологій

У міру розвитку технології сонячних фотоелектричних модулів можливості відновлюваної енергії стрімко зростають. Завдяки підвищенню ефективності, інтеграції інтелектуальних технологій і досягненням у галузі матеріалів і дизайну сонячна енергія стає все більш доступним і універсальним джерелом енергії.

Останні досягнення в галузі технологій сонячних панелей змінюють уявлення про енергію та її роль у сучасному житті, позиціонуючи сонячну енергію як невід'ємну частину майбутнього сталої енергетики. Спростивши процес видачі дозволів і проєктування, держави можуть прискорити перехід до поновлюваних джерел і відкрити цілий світ переваг для навколишнього середовища та економіки.