Révéler la puissance des systèmes photovoltaïques avancés : Technologies révolutionnaires et perspectives d'avenir
Une cellule photovoltaïque, également appelée cellule solaire, est un dispositif non mécanique capable de convertir directement la lumière du soleil en électricité.Photovoltaïquessont fabriqués à partir de matériaux semi-conducteurs, les photons (lumière du soleil) frappant la surface du matériau semi-conducteur seront soit réfléchis, soit absorbés par le matériau semi-conducteur, les photons absorbés (lumière du soleil) sont convertis en électricité.
L'efficacité de la conversion de la lumière du soleil en électricité a augmenté au fil des décennies ; comparé à 10 % d'efficacité dans les années 1980, le taux de conversion approche aujourd'hui les 20 % avec les modules à la pointe de la technologie. Dans des marchés de niche, tels que les satellites spatiaux, les cellules photovoltaïques ont atteint 50 % d'efficacité.
Actuellement, les cellules solaires fabriquées à partir deSemi-conducteurs monocristallins III-Vsont les plus efficaces pour convertir la lumière du soleil en électricité, ils sont construits à partir d'éléments tels que le gallium et l'indium. Ils sont beaucoup plus chers que les autres technologies. Pour le moment, les cellules photovoltaïques souffrent d'un coût de production élevé et d'une efficacité de conversion de l'électricité limitée. Les organisations recherchent des moyens de réduire les coûts de production associés aux cellules photovoltaïques et des méthodes innovantes pour rendre la technologie plus pratique à utiliser, ce qui conduit au développement de solutions photovoltaïques avancées.
La pérovskite est le nouveau matériau solaire dont la structure cristalline est idéale pour l'absorption solaire. Les cellules à pérovskite fonctionnent mieux que le silicium à de faibles intensités lumineuses, par temps nuageux, ce qui permet un taux de conversion plus élevé. Un autre avantage des cellules à pérovskite est qu'elles peuvent être produites en architectures à couches très minces avec un haut niveau de transparence, offrant une énorme opportunité en ce qui concerne la création de conceptions de panneaux flexibles. Elles sont une option comparativement moins chère et abondamment disponible, ce qui permet de produire de l'énergie solaire à faible coût.
Répartition du marché par application :le marché des systèmes photovoltaïques est divisé en segments Utilités, Résidentiel et Commercial. EnAnnée 2020, Utilitésavait laplus grande part de marché de 38,2 %, au cours de la période prévue, l'application résidentielle devrait connaître le taux de croissance le plus élevé
Par région géographique :L'Asie-Pacifique devrait dominer le marché des systèmes photovoltaïques de 2020 à 2025, l'adoption sur les marchés de la Chine, de l'Inde et du Japon alimentant la croissance du marché. D'ici 2035, pour atteindre l'objectif de 20 % de l'énergie mondiale alimentée par le solaire, la nouvelle capacité de fabrication de modules photovoltaïques doit croître d'au moins 5 à 10 fois
Défis :Le manque de terrains opérationnels est un autre défi majeur pour la croissance du marché, en dehors du coût de production élevé et du faible taux d'absorption ou de conversion du rayonnement solaire. Les systèmes photovoltaïques nécessitent de grandes surfaces de terrain, ce qui soulève des préoccupations concernant la dégradation des terres et la perte d'habitat.
Technologies photovoltaïques avancées
Verres à concentration solaire–Les concentrateurs solaires luminescents (CSL) sont des morceaux de plastique ou de verre transparents qui ont des caractéristiques, ils peuvent capturer la lumière du soleil et la concentrer le long de leurs bords. Les CSL peuvent être utilisés pour créer des surfaces transparentes, ils peuvent être utilisés dans les champs agricoles.
Panneaux solaires incurvés–Les panneaux solaires incurvés sont créés dans le but d'augmenter la quantité d'énergie solaire capturée et il a été démontré qu'ils capturent la lumière du soleil plus efficacement que les panneaux conventionnels par temps nuageux
Panneaux solaires antireflet–Ce sont des verres omnidirectionnels antireflets, facilitant la transmission sur l'ensemble du spectre à tous les angles. Ils récoltent l'énergie solaire autrement perdue en raison de la réflexion.
Applications des systèmes photovoltaïques avancés
Agrivoltaïque–On a dit qu'avec l'aide de l'agrivoltaïque, laproductivité foncière mondialepourraitaugmenter de 35 à 73 %.Le concept derrière l'agrivoltaïque est que les panneaux solaires et les cultures vivrières sont combinés sur le même terrain pour maximiser l'utilisation des terres. Selon les recherches menées, la productivité foncière est augmentée de 60 % avec l'utilisation du système agro-photovoltaïque
Flottovoltaïque–Également appelé PV flottant est une nouvelle méthode d'installation de panneaux solaires dans l'eau. Ils pourraient être de nature modulaire au lieu d'être fixés au sol et peuvent former de grandes structures en maintenant une configuration géométrique. L'efficacité s'est avérée être de 8 à 10 % supérieure à celle des panneaux solaires terrestres
Traqueurs PV–Également appelés traqueurs solaires, ce sont des dispositifs qui suivent le soleil au fil de la journée. Avec l'aide des traqueurs PV, les panneaux solaires peuvent s'adapter pour suivre le trajet du soleil, augmentant ainsi l'efficacité de l'absorption de la lumière solaire
Nécessité des systèmes photovoltaïques avancés
Des décennies d'études ont établi que les principales sources de production d'énergie ont un impact énorme sur l'environnement, étant un grand contributeur au changement climatique. Cependant, la consommation d'énergie ne peut pas être réduite pour atténuer ces effets, au contraire, avec le monde en développement en croissance, la consommation d'énergie ne fera qu'augmenter.
Chaque pays a fixé des obligations pour réduire sa dépendance au charbon afin de rendre la consommation d'énergie durable, lephotovoltaïquesles technologies sont devenues très cruciales ainsi que d'autres solutions d'énergie renouvelable. Cependant, pour le moment, l'adoption de ces technologies présente quelques défis, notamment le coût de production élevé, le faible rendement de conversion et les vastes besoins en terrain. Les entreprises développent des solutions innovantes pour résoudre ces problèmes et ont réussi à de nombreuses reprises. Pourtant, un progrès continu des technologies photovoltaïques est nécessaire pour la mise en œuvre généralisée de ces technologies dans différents secteurs.
Auteur : Abhishek Saini
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