Les premières cellules photovoltaïques, développées dans les années 1950 pour alimenter les satellites de télécommunication, étaient très inefficaces. Depuis lors, l'efficacité des cellules solaires a régulièrement augmenté alors que les coûts ont baissé, bien qu'il y ait encore beaucoup de place à l'amélioration. En plus d'un coût inférieur et d'une meilleure efficacité, les progrès futurs dans les matériaux photovoltaïques conduiront probablement à une utilisation plus large de l'énergie solaire pour de nouvelles applications respectueuses de l'environnement.

Coût inférieur

Les cellules photovoltaïques premiers satellites de communication car peu d'alternatives pourraient produire de l'électricité fiable pendant de longues périodes, en particulier sans maintenance. Le coût élevé d'un satellite justifié en utilisant des cellules solaires coûteuses pour l'énergie. Depuis lors, les coûts pour les cellules solaires ont considérablement diminué, conduisant à des appareils mobiles peu coûteux tels que les calculatrices solaires et les chargeurs de téléphones portables. Pour la production d'électricité à grande échelle, le coût de chaque watt d'électricité produit à partir du photovoltaïque reste supérieur à celui des alternatives telles que l'énergie provenant du charbon ou du nucléaire. La tendance générale à la baisse des coûts des cellules solaires devrait se poursuivre dans un avenir prévisible.

Efficacité plus élevée

Une cellule solaire efficace produit plus d'électricité à partir d'une quantité donnée de lumière comparée à une source inefficace . L'efficacité dépend de plusieurs facteurs, y compris les matériaux utilisés dans la cellule photovoltaïque elle-même, le verre utilisé pour couvrir la cellule et le câblage électrique de la cellule. Les améliorations, telles que les matériaux qui convertissent une plus grande partie du spectre lumineux du soleil en électricité, ont radicalement augmenté l'efficacité des cellules solaires. Les progrès futurs augmenteront probablement l'efficacité, en tirant plus d'énergie électrique de la lumière.

Formats flexibles

Une cellule photovoltaïque traditionnelle est un morceau de silicium plat, recouvert de verre et collé à un panneau métallique ; c'est efficace mais pas très flexible. La recherche actuelle sur les matériaux photovoltaïques a conduit à des cellules qui sont peintes sur une variété de surfaces, y compris les feuilles de papier et de plastique. Une autre technique place un film de matière ultra-mince sur le verre, résultant en une fenêtre qui laisse entrer la lumière et produit de l'électricité. Une plus grande variété de matériaux photovoltaïques dans le futur pourrait mener à la peinture de maison à l'énergie solaire, au pavage routier, à un manteau qui recharge votre téléphone portable et à d'autres applications avancées.

Nanotechnologie

Progrès en nanotechnologie l'étude des propriétés des matériaux aux niveaux atomique et moléculaire, ont un grand potentiel pour améliorer les cellules photovoltaïques. Par exemple, la taille des particules microscopiques dans les matériaux photovoltaïques affecte leur capacité à absorber des couleurs spécifiques de la lumière; en ajustant la taille et la forme des molécules, les scientifiques peuvent augmenter leur efficacité. La nanotechnologie pourrait également déboucher un jour sur une imprimante 3D de bureau qui produirait des cellules solaires et d'autres dispositifs de précision atomique à très faible coût.

La voiture solaire?

Bien que les cellules photovoltaïques soient très prometteuses applications, ils seront également confrontés à certaines limites physiques difficiles. Par exemple, il est peu probable qu'une voiture de tourisme entièrement fonctionnant à l'énergie solaire ait la performance ou l'utilité d'un modèle à essence actuel. Bien que les véhicules fonctionnant à l'énergie solaire aient participé à des compétitions, ce sont pour la plupart des prototypes de millions de dollars hautement spécialisés qui nécessitent des conditions de désert ensoleillées. Le facteur limitant est la lumière solaire reçue par la Terre, ce qui équivaut à 1 000 watts par mètre dans des conditions idéales. Le plus petit moteur électrique pratique pour une voiture nécessite environ 40 kW d'énergie; à 40% d'efficacité, cela signifie un panneau solaire de 100 mètres carrés ou de 1 000 pieds carrés. D'autre part, un panneau solaire pratique pourrait un jour alimenter un petit véhicule de runabout pour une utilisation occasionnelle ou étendre la gamme de conduite pour un hybride plug-in. L'énergie limitée du soleil limite les performances de tout véhicule qui dépend des cellules photovoltaïques.