За последние десятилетия солнечная фотоэлектрическая (PV) технология претерпела революционную эволюцию, превратившись из нишевой технологии в основного игрока на мировом энергетическом ландшафте. Путь солнечной фотоэлектрической энергии можно проследить до создания первого практического солнечного элемента в Bell Labs в 1954 году. Этот прорыв ознаменовал начало неустанного стремления к повышению эффективности и снижению затрат.
Одним из ключевых событий в эволюции солнечной фотоэлектрической энергии является появление тонкопленочных солнечных элементов. В отличие от традиционных солнечных элементов из кристаллического кремния, в тонкопленочной технологии используются такие материалы, как теллурид кадмия (CdTe) и селенид меди, индия, галлия (CIGS). Эти материалы обеспечивают большую гибкость при проектировании и значительно снижают производственные затраты. Такие компании, как First Solar, успешно внедрили тонкопленочную технологию, способствуя диверсификации вариантов солнечных панелей и делая солнечную энергию более доступной во всем мире.
Кроме того, достижения в области материаловедения, особенно в области перовскитных солнечных элементов, привлекли внимание своим потенциалом совершить революцию в отрасли. Перовскитные элементы открывают перспективу более высокой эффективности и снижения производственных затрат. Исследователи и компании активно работают над решением проблем стабильности с целью коммерциализации перовскитных солнечных элементов в больших масштабах.
2. Экологическое и экономическое воздействие солнечных фотоэлектрических систем.
Внедрение солнечных фотоэлектрических систем не только открыло новую эру чистой энергии, но и позиционирует себя как катализатор позитивных экологических и экономических изменений. Экологические преимущества иллюстрируются сокращением выбросов парниковых газов. Например, Германия, пионер внедрения солнечной энергии, значительно снизила выбросы углекислого газа за счет интеграции солнечной энергии в свою энергетическую структуру. Это сокращение объясняется заменой электроэнергии, вырабатываемой из ископаемого топлива, солнечной энергией.
Более того, положительное экономическое воздействие солнечной фотоэлектрической энергии многогранно. Солнечная промышленность стала крупным работодателем, а возможности трудоустройства охватывают исследования и разработки, производство, монтаж и техническое обслуживание. В Соединенных Штатах наблюдается впечатляющий рост рабочей силы в сфере солнечной энергетики, превысив 230 000 рабочих мест в 2020 году. Поскольку правительства стимулируют проекты в области возобновляемых источников энергии, местная экономика стимулируется, создавая волновой эффект, который выходит за пределы солнечного сектора.
Другим экономическим аспектом является потенциал децентрализованного производства энергии. Солнечные фотоэлектрические системы дают возможность отдельным домовладельцам и предприятиям генерировать электроэнергию, снижая зависимость от централизованных энергосетей. Такая децентрализация повышает энергетическую безопасность и устойчивость, особенно в регионах, подверженных сбоям в энергосистеме или стихийным бедствиям.
Хотя траектория развития солнечной фотоэлектрической энергетики, несомненно, положительна, на пути к полностью устойчивому и интегрированному энергетическому решению сохраняются проблемы. Прерывистость, характеристика солнечной энергии, возникающая из-за изменений в солнечном свете, была главной проблемой. Однако достижения в области технологий хранения энергии, таких как литий-ионные батареи, смягчают эту проблему. Например, Powerwall от Tesla позволяет домовладельцам хранить избыток солнечной энергии для использования в периоды слабого солнечного света, обеспечивая непрерывное электроснабжение.
Также были подняты экологические проблемы, связанные с производственными процессами солнечных панелей. Производство традиционных кремниевых солнечных элементов предполагает энергоемкие процессы и использование потенциально опасных материалов. Такие компании, как Qidong Shenya Industry Co., Ltd., решают эту проблему, внедряя устойчивые производственные практики, такие как использование возобновляемых источников энергии в производстве и переработка материалов, чтобы минимизировать воздействие производства солнечных панелей на окружающую среду.
Заглядывая в будущее, новые технологии открывают захватывающие возможности для будущего солнечной фотоэлектрической энергетики. Например, прозрачные солнечные панели можно интегрировать в окна и фасады, превращая повседневные поверхности в активы, генерирующие электроэнергию. Кроме того, достижения в области систем слежения за солнечной энергией улучшают улавливание энергии, ориентируя солнечные панели так, чтобы они следовали за движением Солнца в течение дня. Такие инновации обещают дальнейшее повышение эффективности и жизнеспособности солнечных фотоэлектрических систем.
