Descubriendo el Potencial de la Fotovoltaica Avanzada: Tecnologías Revolucionarias y Perspectivas Futuras
Una célula fotovoltaica, también conocida como célula solar, es un dispositivo no mecánico con la capacidad de convertir la luz solar directamente en electricidad.Fotovoltaicaestán hechas de material semiconductor, los fotones (luz solar) que inciden en la superficie del material semiconductor se reflejarán o serán absorbidos por el material semiconductor, los fotones absorbidos (luz solar) se convierten en electricidad.
La eficiencia de conversión de la luz solar en electricidad ha ido aumentando durante décadas, en comparación con el 10% de eficiencia en la década de 1980, la tasa de conversión se acerca al 20% en la actualidad con los módulos de última generación. En nichos de mercado, como los satélites espaciales, las células fotovoltaicas han logrado el 50% de eficiencia.
Actualmente, las células solares hechas desemiconductores monocristalinos III-Vson las más eficientes en la conversión de la luz solar en electricidad, están construidas a partir de elementos como el galio y el indio. Son mucho más caras en comparación con otras tecnologías. Por el momento, las células fotovoltaicas sufren de altos costos de producción y baja eficiencia de conversión de electricidad. Las organizaciones están buscando formas de reducir los costos de producción asociados con las células fotovoltaicas y métodos innovadores para hacer que la tecnología sea más práctica en uso, lo que resulta en el desarrollo de soluciones fotovoltaicas avanzadas.
La perovskita es el material solar más nuevo, cuya estructura cristalina es ideal para la absorción solar. Las células de perovskita funcionan mejor que el silicio a bajas intensidades de iluminación, en días nublados, lo que permite una mayor tasa de conversión. Otra ventaja de las células de perovskita es que pueden producirse en arquitecturas de capa muy delgada con un alto nivel de transparencia, lo que brinda una gran oportunidad con respecto a la creación de diseños de paneles flexibles. Son una opción comparativamente más barata y están abundantemente disponibles, lo que permite producir energía solar de bajo costo.
Cuota de mercado por aplicación:el mercado fotovoltaico se divide en los segmentos de Utilidades, Residencial y Comercial. En elaño 2020, Utilidadestuvo lamayor cuota de mercado del 38,2%, durante el período previsto se espera que la aplicación residencial tenga la mayor tasa de crecimiento
Por región geográfica:Se proyecta que Asia Pacífico liderará el mercado fotovoltaico de 2020 a 2025, la adopción en los mercados de China, India y Japón está impulsando el crecimiento del mercado. Para 2035, para cumplir el objetivo del 20% de energía global impulsada por la energía solar, la nueva capacidad de fabricación de módulos fotovoltaicos debe crecer al menos de 5 a 10 veces.
Desafíos:La falta de terrenos operativos es otro desafío importante para el crecimiento del mercado, además del alto costo de producción y la baja tasa de absorción o conversión de la radiación solar. Los sistemas fotovoltaicos requieren grandes áreas de terreno, lo que genera preocupación con respecto a la degradación del suelo y la pérdida de hábitat.
Tecnologías Fotovoltaicas Avanzadas
Cristales Concentradores Solares–Los concentradores solares luminiscentes (LSC) son una pieza transparente de plástico o vidrio que tienen una característica, pueden capturar la luz solar y concentrarla a lo largo de sus bordes. Los LSC se pueden utilizar para crear superficies transparentes, se pueden utilizar en campos agrícolas.
Paneles Solares Curvos–Los paneles solares curvos se crean con el propósito de aumentar la cantidad de energía solar capturada y se ha demostrado que capturan la luz solar de manera más eficiente que los convencionales en días nublados
Paneles Solares Antirreflectantes–Estos son vidrios omnidireccionales antirreflectantes, que facilitan la transmisión en todo el espectro en todos los ángulos. Cosechan la energía solar que de otro modo se perdería debido a la reflexión.
Aplicación de la Fotovoltaica Avanzada
Agrivoltaica–Se ha dicho que con la ayuda de la Agrivoltaica, laproductividad de la tierra globalpodríaaumentar entre un 35 y un 73%.El concepto detrás de Agrivoltaica, es que los paneles solares y los cultivos alimentarios se combinan en el mismo terreno para maximizar el uso de la tierra. Según la investigación realizada, la productividad de la tierra aumenta en un 60% con el uso del sistema agrofotovoltaico.
Floatovoltaica–También conocida como FV flotante, es un nuevo método para la instalación de paneles solares en el agua. Podrían ser modulares por naturaleza en lugar de estar fijos en el suelo y pueden formar grandes estructuras que mantienen la configuración geométrica. Laeficiencia ha demostrado ser un 8-10% más alta en comparación con los paneles solares terrestres
Seguidores FV–También conocido como seguidor solar, son dispositivos que siguen al sol a medida que avanza el día. Con la ayuda de los seguidores FV, los paneles solares pueden ajustarse para seguir la trayectoria del sol, aumentando la eficiencia de la absorción de la luz solar.
Necesidad de la Fotovoltaica Avanzada
Décadas de estudios han establecido que las principales fuentes de producción de energía tienen un gran impacto en el medio ambiente, siendo un gran contribuyente al cambio climático. Sin embargo, el consumo de energía no se puede reducir para mitigar estos efectos, por el contrario, con el creciente mundo en desarrollo, el consumo de energía solo va a aumentar.
Cada país ha establecido obligaciones para reducir su dependencia del carbón para que el consumo de energía sea sostenible, lafotovoltaicalas tecnologías se han vuelto muy cruciales junto con otras soluciones de energía renovable. Sin embargo, por el momento existen pocos desafíos en la adopción de estas tecnologías, incluido el alto costo de producción, la baja eficiencia de conversión y los grandes requisitos de terreno. Las empresas están desarrollando soluciones innovadoras para resolver estos problemas y han tenido éxito en muchas ocasiones. Sin embargo, existe la necesidad de un avance continuo en las tecnologías fotovoltaicas para la implementación generalizada de estas tecnologías en diferentes sectores.
Autor: Abhishek Saini
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