2023-09-22
Lo sviluppo della tecnologia dei moduli fotovoltaici risale alla fine del XIX secolo, quando i fisici scoprirono che alcuni materiali potevano convertire la luce solare in elettricità.Nel corso del tempo i ricercatori hanno imparato le tecniche per produrre celle solari e migliorano costantemente il design e le prestazioni di queste celle.Questo articolo descriverà in dettaglio la storia di sviluppo della tecnologia dei moduli fotovoltaici.
Cella solare di prima generazione (1954)
La prima generazione di celle solari fu inventata dai ricercatori dei Bell Labs nel 1954.Questo tipo di cella è costituito da materiale di silicio e si chiama cella solare a silicio monocristallino.L'efficienza di questo tipo di batteria è molto bassa, solo circa il 6%, ma apre la strada alla ricerca e allo sviluppo di celle solari.
Cellule solari di seconda generazione (anni '70)
Le celle solari di seconda generazione sono realizzate utilizzando silicio policristallino e sono chiamate celle solari di silicio policristallino.Tali celle sono più economiche delle celle solari al silicio monocristallino e hanno un'efficienza migliorata, raggiungendo circa il 10%.
A metà degli anni '70, i ricercatori iniziarono a studiare l'uso di materiali semiconduttori composti per creare celle solari.Questo tipo di cella è chiamata cella solare ad alta efficienza perché è più efficiente delle celle solari in silicio policristallino.Una delle celle solari a semiconduttore composto è la cella solare ad arsenuro di gallio, che ha un'efficienza superiore al 20%.
Cellule solari di terza generazione (anni '90)
La ricerca sulle celle solari di terza generazione è iniziata a metà degli anni '90.Questo tipo di celle solari utilizza una più ampia varietà di materiali, tra cui materiali organici, celle solari sensibilizzate ai coloranti e celle solari di perovskite.
Le celle solari organiche utilizzano polimeri organici come materiali semiconduttori.Tuttavia, l'efficienza delle celle solari organiche è molto bassa, solo circa il 3%.
Le celle solari sensibilizzate ai coloranti (DSSC) utilizzano molecole di colorante per convertire la luce in elettricità.Questo tipo di cella solare è più efficiente delle celle solari organiche e può raggiungere circa il 10%.Il DSSC ha un basso costo e un processo di produzione semplice, che lo rende adatto per l'uso nella produzione su larga scala.
Le celle solari di perovskite sono una delle celle solari di terza generazione più promettenti.Esso utilizza materiali di perovskite come semiconduttori e può raggiungere un'efficienza superiore, che attualmente supera il 20%.Questo tipo di batteria è più economico da produrre e ha una maggiore stabilità e durata.
Cellule solari di quarta generazione (inizio del XXI secolo)
La cella solare di quarta generazione è l'ultima tecnologia e la più promettente.I tipi di materiali delle celle solari di quarta generazione sono più diversi, tra cui materiali organici, materiali inorganici e materiali ibridi.
Le celle solari ibride organico-inorganico (HIBC) sono una tecnologia importante nella quarta generazione di celle solari.La batteria utilizza una miscela di materiali organici e inorganici per ottenere una combinazione di elevata efficienza e lunga durata.L'efficienza delle celle solari HIBC ha superato il 15% e il costo di fabbricazione è basso, il che le rende adatte per l'uso nella produzione di massa.
Oltre alle celle solari HIBC, le celle solari di quarta generazione includono anche celle solari a punti quantistici, celle solari a nanofili, celle solari al grafene, ecc.Queste tecnologie sono ancora in fase di ricerca e sviluppo, ma hanno già dimostrato un'elevata efficienza e potenziale.
Riepilogo
Nel corso del tempo, l'efficienza e il costo delle celle solari sono migliorati gradualmente e sono emerse una più ampia varietà di tecnologie di celle solari.L'efficienza delle celle solari di prima generazione è stata solo del 6%, mentre l'efficienza delle celle solari di quarta generazione ha superato il 15%.In futuro, con il continuo sviluppo e l'ottimizzazione della tecnologia delle celle solari, il costo dell'energia solare continuerà a diminuire.e la sua posizione nell'industria energetica diventerà sempre più importante.
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