先端フォトボルテイクスの可能性：革新的な技術と将来展望
太陽電池とも呼ばれるフォトボルテイクセルは、太陽光を直接電力に変換する非機械的デバイスです。フォトボルテイクスは半導体材料で作られており、半導体材料の表面に当たる光子（太陽光）は、半導体材料によって反射または吸収され、吸収された光子（太陽光）は電気に変換されます。
太陽光から電気への変換効率は数十年にわたって向上しており、1980年代の10%と比較して、今日の最新モジュールでは変換率は20%に近づいています。宇宙衛星などのニッチ市場では、PVセルは50%の効率を達成しています。
現在、製造されている太陽電池はIII-V族単結晶半導体が太陽光を電気に変換する最も効率的な方法であり、ガリウムやインジウムなどの元素から構成されています。他の技術に比べて非常に高価です。現時点では、フォトボルテイクスセルは高い製造コストと電気変換効率の低さに悩まされています。組織は、フォトボルテイクスセルに関連する製造コストを削減し、この技術をより実用的にするための革新的な方法を探しており、その結果、高度なフォトボルテイクスソリューションが開発されています。
ペロブスカイトは、太陽光吸収に理想的な結晶構造を持つ最新の太陽光材料です。ペロブスカイトセルは、低照度、曇りの日にシリコンよりも優れた性能を発揮し、高い変換率を可能にします。ペロブスカイトセルのもう1つの利点は、非常に薄い層構造で製造でき、高い透明度が得られるため、柔軟なパネル設計を作成する上で大きな機会を提供することです。比較的安価なオプションであり、豊富に入手できるため、低コストの太陽光発電が可能です
用途別の市場シェア：フォトボルテイクス市場は、ユーティリティ、住宅、商業セグメントに分かれています。2020年において、2020年、ユーティリティが最大の市場シェア38.2%を占めており、予測期間中には住宅用途が最も高い成長率を示すと予想されます
地域別：アジア太平洋地域は、2020年から2025年までフォトボルテイクス市場をリードすると予測されており、中国、インド、日本の市場での普及が市場の成長を促進しています。2035年までに、太陽光発電による世界のエネルギーの20%という目標を達成するには、新しいPVモジュール製造能力を少なくとも5〜10倍に成長させる必要があります。
課題：土地の運用不足は、太陽放射の高い製造コストと低い吸収率または変換率に加えて、市場の成長にとってもう一つの大きな課題です。PVシステムは広大な土地を必要とし、土地の劣化や生息地の喪失に関する懸念を引き起こしています。
先進フォトボルテイクス技術
太陽光集光ガラス–発光型太陽光集光器（LSC）は、特性を持つ透明なプラスチックまたはガラスであり、太陽光を捕捉してそのエッジに沿って集中させることができます。LSCは透明な表面を作成するために使用でき、農地で使用できます。
曲面ソーラーパネル–曲面ソーラーパネルは、太陽エネルギーの捕捉量を増やす目的で作成され、曇りの日には従来のパネルよりも効率的に太陽光を捕捉することが示されています
反射防止ソーラーパネル–これらは、全角度で全スペクトルにわたる透過を促進する反射防止全方向性ガラスです。これらは、反射のために失われる太陽エネルギーを収集します。
先進フォトボルテイクスの応用
アグリボルテイク–アグリボルテイクの助けを借りれば、世界の土地生産性は35%から73%の範囲で増加する可能性があると言われています。アグリボルテイクの背後にある概念は、土地利用を最大化するためにソーラーパネルと食料作物を同じ土地に組み合わせることです。実施された研究によると、アグリボルテイクシステムの利用により土地生産性は60%向上しています
フロートボルテイク–浮体式PVとも呼ばれ、水中にソーラーパネルを設置するための新しい方法です。これらは、地面に固定されるのではなく、モジュール式にすることができ、幾何学的構成を維持しながら大規模な構造を形成できます。効率は、陸上ソーラーパネルと比較して8〜10％高いことが示されています
PVトラッカー–ソーラートラッカーとも呼ばれ、日中の太陽を追跡するデバイスです。PVトラッカーを使用すると、ソーラーパネルは太陽の軌道に合わせて調整し、太陽光吸収の効率を高めることができます
先進フォトボルテイクスの必要性
数十年にわたる研究により、主要なエネルギー生産源が環境に大きな影響を与え、気候変動に大きく貢献していることが確立されています。しかし、これらの影響を軽減するためにエネルギー消費を削減することはできません。対照的に、発展途上国の増加に伴い、エネルギー消費は増加する一方です。
すべての国が、エネルギー消費を持続可能なものにするために石炭への依存を減らす義務を定めており、太陽光発電他の再生可能エネルギーソリューションとともに、テクノロジーが非常に重要になっています。しかし、現時点では、高い製造コスト、低い変換効率、広大な土地の必要性など、これらのテクノロジーの採用にはいくつかの課題があります。企業はこれらの問題を解決するために革新的なソリューションを開発しており、多くの場面で成功を収めています。しかし、さまざまな分野でこれらのテクノロジーを広く実装するためには、太陽光発電技術の継続的な進歩が必要です。
著者：Abhishek Saini
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