¿Los paneles solares serán más eficientes en una tendencia similar a la Ley de Moore?

¡Si!

Ejemplos de investigadores del MIT que realizan un trabajo que ha cambiado radicalmente el tamaño / escala de las tecnologías solares, que históricamente han involucrado paneles solares grandes, caros y torpes con baja eficiencia. (Excepto que diría que la tendencia es “más delgada” en solar frente a “más pequeña”).

Ejemplos:

1. Fotovoltaica basada en puntos cuánticos de Vladmir Bulovic, integrada con nanocables para mejorar la eficiencia y la absorción de la luz. Esto resuelve un gran problema: el equilibrio entre crear una película delgada y una que absorba más luz. Los puntos se fabrican a temperatura ambiente (¡eficiente en energía!) Y están hechos de materiales económicos, y se pueden usar para recubrir una bombilla para mejorar su vida útil. Tengo una bombilla de puntos cuánticos, que cuesta alrededor de $ 40 pero debería durar toda la vida. Aquí hay una foto de Bulovic recibiendo un poco de amor de Obama, mientras explica la tecnología de matriz cuántica.

2. El uso de Jeff Grossman de materiales de espesor de átomo para la energía fotovoltaica, publicado recientemente en Nano Letters. ¡Incluiría una foto si su trabajo pudiera ser visto por el ojo humano! 😉

http://www.rle.mit.edu/extraordi …

3. Fotovoltaica de papel de Karen Gleason, células solares imprimibles, que utilizan un proceso basado en vapor para imprimir células en papel.

4. Tejido solar: PV incorporados directamente en las cortinas de su hogar u oficina, o la tapicería de sus muebles, que aprovechan la luz solar. Creo que este trabajo también fue de Karen Gleason.

5. La “hoja artificial” de Dan Nocera, que es bastante pequeña y notable, si puede hacer que funcione.

http://vimeo.com/m/51772014

Proyecto de energía no solar que vale la pena mencionar:

La batería de virus de Angie Belcher, que está genéticamente diseñada para alimentar todo, desde un pequeño interruptor hasta (potencialmente) un automóvil eléctrico. Los virus son benignos, pequeños y autoensamblables. El prototipo ahora es una batería de celda de moneda, pero pronto se diseñará para ser liviano, flexible y cómodo, que se adapte a cualquier contenedor.

La respuesta corta es no, porque los controladores son diferentes. Seguros avances en la eficiencia, mejoras en el diseño del proceso ocurrirán con el tiempo.

La clave es comprender que cada tipo de tecnología energética tiene su propia curva de FOAK (primera clase) a NOAK (nth of a kind), donde el costo de capital disminuye a medida que aumenta el aprendizaje (escala desplegada). Considere Vuedetails | netl.doe.gov

Con la energía solar, tiene un escenario más complicado ya que tiene una variedad de tipos de tecnología de materiales (por ejemplo, silicio, perovskita, etc.), tipos de configuración (una sola capa, pilas, etc.) y tipos de enfoque (planos, con lentes, etc.), que todos impactar el costo total versus la eficiencia (es decir, el% de la energía entrante convertida en electricidad) de cualquier celda solar individual, incluso suponiendo que todos los componentes electrónicos a su alrededor tengan un rendimiento de precio en gran parte estable Cada una de estas combinaciones tiene su propia curva FOAK to NOAK.

En general, podría tratar de reconstruir alguna curva súper de todas estas tendencias, similar a la Ley de Moore, pero esto es realmente una combinación de los ciclos de desarrollo de tecnología subyacentes individuales.

No sé por qué me preguntaron esto, así que aquí va:

No como la ley de Moore, no, estamos limitados por las restricciones físicas de las tasas de recombinación de silicio a granel. Uno de los mecanismos de pérdida es la recombinación de Auger (inversa), donde los fotones se pierden como fonones (vibración de red cristalina, es decir, autocalentamiento).

Hay varias soluciones para esto:

1. semiconductores de calcogenuro (compuestos cristalinos II-VI) con un espacio de banda en “escalera” que puede absorber toda la luz desde el infrarrojo medio (donde se irradia la mayor parte de la energía solar) hasta ser visible. Este es el único tema candente en el momento que tiene posibilidades realistas de seguir cualquier cosa cercana a la ley de Moore, pero eso no durará mucho después de alcanzar el 60%.
2. Múltiples nanoestructuras de pozo cuántico y punto en pozo, pero su fabricación es extremadamente costosa en comparación con las células de silicio policristalino actuales. Las células de hasta el 60% de eficiencia en su rango de respuesta de longitud de onda se han demostrado hace> 10 años. Debido a su precio e incapacidad para ampliarse indefinidamente, estos son más interesantes como detectores de telecomunicaciones, en lugar de paneles solares.
3. Las células de tipo concentrador (tienen una capa de epi integrada que actúa como una lente) son muy efectivas pero solo en una banda estrecha. Algunos de ellos también presentan procesos de fabricación muy poco ortodoxos.

También está la cuestión de la eficiencia. Los científicos e ingenieros a veces son astutos y usan medidas extrañas en sus documentos para presumir de su destreza y obtener más dinero. Probablemente pueda diseñarle una celda con una eficiencia cuántica interna del 100% (es decir, un fotón crea un electrón), pero no pregunte cuánta potencia producirá o si funcionará durante 25 años …

La otra falacia estaría vinculada a la de la dependencia exponencial. No vamos a llegar a los niveles de la ley de Moore incluso revisada (100% de mejora en 18 meses), pero un aumento anual de + 0.5% sigue siendo una progresión geométrica.

• año1: 0.5%
• año2: 1.025%
• año3: 1.57623%
• año 9: 55.13% (frente al 45% esperado … y la diferencia aumenta)

Sin embargo, la eficiencia diferencial externa o la eficiencia del enchufe de pared nunca pueden ser> 100%. Y, en general, los paneles solares están conectados a través de inversores, que son muy buenos, pero no perfectos.

Creo que puedo simplificar un poco las respuestas:

1) La Ley Moores funciona haciendo transistores (“compuertas” lógicas) cada vez más pequeños, empacando más dispositivos en una costosa oblea de silicio.

2) Las células fotovoltaicas tienen que permanecer grandes. Obtiene 1000 vatios de insolación solar por metro cuadrado, necesita un metro cuadrado de silicio para capturar esa energía (y convertirla en aproximadamente 200 vatios de electrones que fluyen).

Entonces, PV se vuelve más barato con la eficiencia del proceso y la reducción de los costos de fabricación (hola China), pero no es el territorio de Moore en absoluto.

Lo que crea la Ley de Moore es reducir las dimensiones, lo que mejora los rendimientos y la densidad. No existe tal escala, ventaja o mejora con los paneles solares. De hecho, lo único que los haría mejores (aumentar el área de superficie por dispositivo porque la potencia es proporcional a eso) empeora los rendimientos. En otras palabras: ¡escala de la ley anti-Moore!

No. La eficiencia no puede aumentar, al igual que el rendimiento informático, ya que hacerlo muy pronto produciría eficiencias superiores a 1. Además, hay límites teóricos para las diversas topologías de células que varían del 30% al rango de 50%. Sin embargo, tenga en cuenta que la eficiencia no es tan crítica una vez que llega a los años veinte. Lo importante es el costo y la confiabilidad de los sistemas en los que se utilizan.

Eficiente … no, más barato, sí. Como han dicho los otros carteles, existen algunos límites físicos en la eficiencia. La Ley de Swanson es más o menos análoga a la Ley de Moore (puede consultarla en Wikipedia si desea más información) sugiere que cada duplicación en paneles fotovoltaicos reduce el precio en un 20%.

No. Diferentes avances.

La ley de Moore obtiene sus ganancias de la ley del cuadrado inverso. Trabajé en fotomascaras mientras estaba en la universidad. Las matrices fotovoltaicas están limitadas por la constante solar (eficiencia con el flujo solar). Están intentando volverse más baratos. El gobierno federal de los Estados Unidos. financió algunas investigaciones en computadoras y uno de los muchachos que financiamos para hacer una pequeña fortuna decidió salir de las computadoras y entró a la energía fotovoltaica de bajo costo. Él está teniendo un mal momento.

No hay tal cosa. La energía solar se está volviendo menos costosa debido a las reglas más prosaicas de la investigación científica, la economía y la curva de aprendizaje de fabricación.