Die Zukunft der Photovoltaikzellen

Kosteng├╝nstige Photovoltaikzellen k├Ânnten Strom f├╝r viele neue Anwendungen liefern.

Die ersten photovoltaischen Zellen, die in den 1950er Jahren zu leistungsf├Ąhigen Kommunikationssatelliten entwickelt wurden, waren sehr ineffizient. Seither sind die Wirkungsgrade von Solarzellen stetig gestiegen, w├Ąhrend die Kosten gesunken sind, auch wenn noch viel Raum f├╝r Verbesserungen bleibt. Neben den niedrigeren Kosten und der besseren Effizienz werden zuk├╝nftige Fortschritte bei Photovoltaik-Materialien wahrscheinlich zu einer breiteren Nutzung von Solarstrom f├╝r neuartige, umweltfreundliche Anwendungen f├╝hren.

Niedrigere Kosten

Fotovoltaikzellen waren der Schl├╝ssel zu den ersten Kommunikationssatelliten, da nur wenige Alternativen zuverl├Ąssig Strom produzieren konnten, insbesondere ohne Wartung. Die hohen Kosten eines Satelliten rechtfertigen die Verwendung teurer Solarzellen f├╝r Strom. Seither sind die Kosten f├╝r Solarzellen deutlich gesunken, was zu kosteng├╝nstigen mobilen Ger├Ąten wie Solar-Taschenrechnern und Handy-Ladeger├Ąten gef├╝hrt hat. Bei der gro├čtechnischen Stromerzeugung bleiben die Kosten f├╝r jedes Watt Strom aus Photovoltaik h├Âher als bei Alternativen aus Kohle oder Atomkraft. Der Trend zu sinkenden Kosten f├╝r Solarzellen wird sich in absehbarer Zukunft fortsetzen.

H├Âhere Effizienz

Eine effiziente Solarzelle erzeugt bei einer bestimmten Lichtmenge mehr Elektrizit├Ąt als bei einer ineffizienten. Die Effizienz h├Ąngt von mehreren Faktoren ab, einschlie├člich der Materialien, die in der photovoltaischen Zelle selbst verwendet werden, dem Glas, das zur Abdeckung der Zelle verwendet wird, und der elektrischen Verkabelung der Zelle. Verbesserungen, wie Materialien, die einen gr├Â├čeren Teil des Sonnenlichts in Elektrizit├Ąt umwandeln, haben die Effizienz von Solarzellen drastisch erh├Âht. Zuk├╝nftige Fortschritte werden wahrscheinlich die Effizienz weiter steigern und mehr elektrische Energie aus Licht gewinnen.

Flexible Formate

Eine herk├Âmmliche photovoltaische Zelle ist ein flaches St├╝ck Siliziummaterial, das mit Glas bedeckt und mit einer Metallplatte verbunden ist; Es ist effektiv, aber nicht sehr flexibel. Die aktuelle Forschung in photovoltaischen Materialien hat zu Zellen gef├╝hrt, die auf eine Vielzahl von Oberfl├Ąchen, einschlie├člich Papier und Kunststoffplatten, gestrichen werden. Eine andere Technik bringt einen ultrad├╝nnen Materialfilm auf Glas, was zu einem Fenster f├╝hrt, das Licht einl├Ąsst und Elektrizit├Ąt erzeugt. Eine gr├Â├čere Vielfalt an photovoltaischen Materialien in der Zukunft kann zu solarbetriebener Hausfarbe, Stra├čenpflasterung, einem Mantel, der Ihr Mobiltelefon aufl├Ądt, und anderen fortschrittlichen Anwendungen f├╝hren.

Nanotechnologie

Fortschritte in der Nanotechnologie, die Untersuchung von Materialeigenschaften auf atomarer und molekularer Ebene, haben ein gro├čes Potenzial zur Verbesserung von photovoltaischen Zellen. Zum Beispiel beeinflusst die Gr├Â├če von mikroskopischen Teilchen in photovoltaischen Materialien ihre F├Ąhigkeit, spezifische Lichtfarben zu absorbieren; Durch die Feinabstimmung der Gr├Â├če und Form von Molek├╝len k├Ânnen Wissenschaftler ihre Effizienz steigern. Die Nanotechnologie kann eines Tages auch zu einem Desktop-3D-Drucker f├╝hren, der atomgenaue Solarzellen und andere Ger├Ąte zu sehr geringen Kosten produziert.

Solarauto?

Obwohl Photovoltaik-Zellen in zuk├╝nftigen Anwendungen vielversprechend sind, werden sie auch mit einigen harten physikalischen Grenzen zu k├Ąmpfen haben. Zum Beispiel ist es unwahrscheinlich, dass ein vollst├Ąndig mit Sonnenenergie betriebener Personenkraftwagen die Leistung oder den Nutzen eines typischen gegenw├Ąrtigen gasangetriebenen Modells haben wird. Obwohl sonnenbetriebene Fahrzeuge in Wettk├Ąmpfen gefahren sind, handelt es sich meist um hochspezialisierte millionenschwere Prototypen, die sonnige W├╝stenbedingungen erfordern. Der limitierende Faktor ist das Sonnenlicht, das die Erde empf├Ąngt und unter idealen Bedingungen 1.000 Watt pro Meter erreicht. Der kleinste praktische Elektromotor f├╝r ein Auto ben├Âtigt ca. 40 kW Energie; Bei 40 Prozent Wirkungsgrad bedeutet dies ein Solarpanel mit einer Fl├Ąche von 100 Quadratmetern. Andererseits k├Ânnte ein praktisches Solarpanel eines Tages ein kleines Runabout-Fahrzeug f├╝r den gelegentlichen Gebrauch antreiben oder die Reichweite f├╝r einen Plug-in-Hybrid erweitern. Die begrenzte Energie im Sonnenlicht beschr├Ąnkt die Leistung jedes Fahrzeugs, das auf Photovoltaikzellen angewiesen ist.

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