Sisu
Esimesed fotogalvaanilised elemendid, mis töötati välja 1950. aastatel sidesatelliitide toiteks, olid väga ebaefektiivsed. Pärast neid päevi on päikeseelementide tõhusus stabiilselt tõusnud, samal ajal kui kulud on langenud, ehkki arenguruumi on veel palju. Lisaks madalamatele kuludele ja paremale tõhususele põhjustavad tulevased edusammud fotogalvaaniliste materjalide tootmisel tõenäoliselt päikeseenergia laiemat kasutamist uudsetes, keskkonnasõbralikes rakendustes.
Madalam hind
Fotogalvaanilised elemendid olid esimeste sidesatelliitide võtmeks, kuna vähesed alternatiivid suutsid pikka aega usaldusväärset elektrit toota, eriti ilma hoolduseta. Satelliidi kõrge hind õigustas kallite päikesepatareide kasutamist energia saamiseks. Pärast seda on päikesepatareide kulud märkimisväärselt langenud, mille tulemuseks on odavad mobiilsed seadmed, näiteks päikeseenergial töötavad kalkulaatorid ja mobiiltelefonide laadijad. Suuremahulise elektritootmise puhul jäävad fotogalvaanikast toodetud elektri iga vatti kulud kõrgemaks kui alternatiivid, näiteks söe- või tuumaenergia. Päikesepatareide kulude vähenemise üldine trend jätkub tõenäoliselt ka lähitulevikus.
Suurem efektiivsus
Tõhus päikeseelement toodab antud valguse hulgast rohkem elektrit, võrreldes ebaefektiivsega. Tõhusus sõltub mitmest tegurist, sealhulgas fotogalvaanis kasutatud materjalidest, kambri katmiseks kasutatavast klaasist ja elemendi elektrijuhtmestikust. Täiendused, näiteks materjalid, mis muudavad suurema osa Päikese valgusspektrist elektrienergiaks, on radikaalselt suurendanud päikesepatareide tõhusust. Edasised edusammud suurendavad tõenäoliselt tõhusust veelgi, tuues valgust rohkem elektrienergiat.
Paindlikud vormingud
Traditsiooniline fotogalvaaniline element on lame räni materjal, kaetud klaasiga ja ühendatud metallpaneeliga; see on tõhus, kuid mitte eriti paindlik. Fotogalvaaniliste materjalide praegused uuringud on viinud lahtriteni, mis on värvitud mitmesugustele pindadele, sealhulgas paberi- ja plastlehtedele. Teine meetod asetab klaasile üliõhukese materjali kile, mille tulemuseks on aken, mis laseb valgust sisse ja toodab elektrit. Fotogalvaaniliste materjalide suurem mitmekesisus võib tulevikus põhjustada päikeseenergial töötava majavärvi, teede sillutuse, teie telefoni laadiva mantli ja muid täiustatud rakendusi.
Nanotehnoloogia
Nanotehnoloogia edusammudel, mis käsitlevad materjali omaduste uurimist aatomi ja molekulaarsel tasemel, on suur potentsiaal fotogalvaaniliste elementide parendamiseks. Näiteks mõjutab fotogalvaaniliste materjalide mikroskoopiliste osakeste suurus nende võimet absorbeerida konkreetseid valguse värve; molekulide suuruse ja kuju peenhäälestamise abil saavad teadlased suurendada nende tõhusust. Nanotehnoloogia võib ühel päeval viia ka töölaua 3D-erini, mis toodab aatomi täpsusega päikeseelemente ja muid seadmeid väga madalate kuludega.
Päikeseauto?
Ehkki fotogalvaanilised elemendid annavad tulevastes rakendustes suurt lubadust, peavad nad ka teatud füüsiliste piirangutega hakkama saama. Näiteks on ebatõenäoline, et täielikult päikeseenergiaga sõiduautol on tavalise gaasimootoriga mudeli jõudlus või kasulikkus. Ehkki päikese jõul töötavad sõidukid on võistlustel sõitnud, on need enamasti spetsialiseerunud miljoni dollari väärtuses prototüübid, mis nõuavad päikselisi kõrbeolusid. Piiravaks teguriks on Maa saadav päikesevalgus, mis ideaaltingimustes on 1000 vatti meetri kohta. Auto väikseim praktiline elektrimootor nõuab umbes 40kW energiat; 40-protsendilise efektiivsusega tähendab see päikesepaneeli pindala 100 ruutmeetrit või 1000 ruutjalga. Teisest küljest võib praktiline päikesepaneel kunagi juhuslikuks kasutamiseks mõeldud väikese põgenemissõiduki toiteks toita või laiendada pistikhübriidi sõiduulatust. Päikesevalguse piiratud energia piirab fotogalvaanilistele elementidele toetuva sõiduki jõudlust.