Eguzki-panel fotovoltaikoen bilakaeraz hitz egiteko, lau belaunaldi aipatzen dituzte adituek. Silizioan oinarritutako gaur egungo zelulen ordez, hainbat material eta teknologia erabil daitezke urte batzuetan. Haien helburua da gailu horien eraginkortasun energetikoa handitzea, ekoizpen-kostuak merkatzea eta erregai fosilekin edo energia nuklearrarekin lehiatzeko aukera emango dieten aplikazio ugari sortzea.
Eguzki-plaka fotovoltaikoak material erdieroalez egindako bi olatetan edo xafletan oinarritzen dira. Biek elementu kimiko batzuk erabiltzen dituzte, “dopatzaile” deritzenak, eta xafletako bat gehiegizko elektroiak izatera behartzen dute (karga negatiboa, N), eta bestea, elektroirik ez izatera (karga positiboa, P). P-N lotura horrek potentzial-hesi bat duen eremu elektriko bat sortzen du, xaflen artean elektroiak aldatzea eragozten duena.
Gaur egungo plaka fotovoltaikoen prezio altua eta hauskortasuna direla eta, material eta sistema berriak probatu dituzte ikertzaileekP-N lotura hori eguzki-erradiazioan jartzen denean, argiaren fotoiek energia transmititzen diete elektroiei. Ekarpen horrekin, potentzial-hesia hautsi eta erdieroaletik kanpoko zirkuitu batetik irteten dira, korronte elektrikoa sortzeko. Plaka fotovoltaikoak zelulez osatuta daude, elektrizitatea sortzeko modulurik txikiena.
Silizioa da panel fotovoltaiko horietan gehien erabiltzen den materiala, baina modu desberdinetan egiten da. Silizio puru monokristalinoak %16ko errendimendua ematen du panel komertzialetan, baina garestia da prezioa. Silizio puru polikristalinoa, bere itxura pikortsuagatik ezaguna, merkeagoa da, baina %14ko errendimendua lortzen du. Amorfoa gailu txikietan erabiltzen da, hala nola kalkulagailuetan, erlojuetan edo panel eramangarri txikiagoetan. % 8ko errendimendua du. Zientzialariek beste material batzuekin lan egiten dute, hala nola kadmio teleruroarekin edo sulfuro eta indiar seleniuroekin, aukera gehiago izateko.
Eguzki-plakak finkoak, teilatuetan oso ohikoak, edo dinamikoak izan daitezke, eguzki-jarraitzaileei esker. Gailu horiek panelen errendimendua hobetzen dute, Eguzkia irteten denetik sartzen den arte jarraitzea baitute helburu. Eguzki-plaka fotovoltaikoetatik ere errendimendua atera daiteke beste sistema berriztagarri batzuekin bat eginda: sistema misto eoliko-eguzkitikoa edo eguzki-energia fotovoltaiko-termikoa dira aukera batzuk.
Gaur egun, plaka horiek gehien saltzen dira, eraginkortasun handiari esker, teorian %33ra irits baitaiteke. Garestiak direnez eta hauskorrak direnez, beste material eta sistema batzuk probatu behar izan dituzte ikertzaileek, panel-belaunaldi berriak sortzeko.
Lehenengo belaunalditik laugarrenera
90eko hamarkadatik ezagutzen da eguzki-zelulen bigarren belaunaldia. Xafla aurrekoak baino askoz malguagoak eta meheagoak sortzeko, ekoizpen epitaxialeko metodo batean oinarritzen dira. Horregatik, xafla mehekoa deitzen zaie. Eraginkortasuna (%28 eta %30 artean) da beste abantaila nagusietako bat, baina kostu handiak aeronautikaren eta espazioaren sektoreetara mugatzen ditu.
Aditu batzuek dagoeneko hitz egiten dute kostu txikiko eguzki-panelezMundu osoko hainbat enpresa ari dira lanean bigarren belaunaldiko sistema horiek orokortzeko. Aditu batzuek dagoeneko hitz egiten dute kostu txikiko eguzki-panelez, silizioaz bestelako materialak erabiltzen dituztenez, hala nola CIGS mikroegiturak erabiltzen dituzten materiengatik (kobrea, indioa, galioa eta selenioa), edo CIS, galiorik ez badute. Beste ikertzaile batzuek zelula organiko fotovoltaikoak (OPV) eta eguzki-argiari aurre egiteko gai diren polimero (plastiko) organikoak sortu dituzte.
Material horien aukerak ikaragarriak dira. Oraingoz, plaka horien eraginkortasuna lehen belaunaldikoena baino txikiagoa da, baina haien aldekoek diote denbora kontua baino ez dela haiek lortzea edo gainditzea. Zenbait adituren ustez, litekeena da 2015etik aurrera erregai fosilek baino kostu/eraginkortasun erlazio hobea izatea.
Hirugarren belaunaldiak, oraindik esperimentazio-fasean dagoenak, xafla meheko panelak are gehiago hobetu nahi ditu. Mundu osoko hainbat ikertzaile eta enpresa ari dira lanean zenbait teknologiatan, hala nola hutsune kuantikoetan, karbonozko nanohodietan edo koloratzailea duen titanio oxidozko nanoegituretan (DSSC). Horien bidez, etxeak edo errepideak estaliko lituzkeen pintura bat sor liteke, energia sortzeko; halaber, mota guztietako tresna elektronikoetarako tindagaiak, ehun-jantziak edo eguzki-kotxeak. Sistema horien eraginkortasuna ere handiagoa izan liteke (%30etik %60ra bitarte). Defendatzaileek uste dute plaka horiek 2020an has daitezkeela merkaturatzen.
Laugarren belaunaldian, nanopartikulak polimeroekin elkartuko lirateke, zelula eraginkorragoak eta merkeagoak lortzeko. Panela zenbait geruzatan oinarrituko litzateke, eta geruza horiek, argi-motak ez ezik, espektro infragorria ere baliatuko lukete. NASAk lotura anitzeko teknologia hori erabili du Marterako misioetan.
Beste aditu batzuek ez dute belaunaldiei buruz hitz egiten, baizik eta energia-bihurketaren fabrikazioaren kostua/eraginkortasuna erlazioan egindako aurrerapenei buruz. Teorian, eguzki-panelek eguzki-argia %93 elektrizitate bihurtzea lor lezakete. Erregai fosilekin eta energia nuklearrarekin lehiatzeko ere gehiago jaitsi beharko litzateke kostua.
Alexandre-Edmond Becquerel fisikari frantsesak aurkitu zuen efektu fotovoltaikoa, hots, eguzki-argia elektrizitate bihurtzeko eguzki-zelulen oinarria. Bost hamarkada geroago, 1883an, Charles Fritts asmatzaile amerikarrak lehen zelula fotovoltaikoa sortu zuen. Horretarako, urrezko geruza mehea zuen seleniozko erdieroalea erabili zuen. % 1eko eraginkortasuna zuen gailu txiki bat zen. 1946an, Russell Shoemaker Ohl ingeniari amerikarrak eguzki-zelula modernoa patentatu zuen.
“Fotovoltaikoa” terminoari dagokionez, grekozko “photo” (argia) eta Alessandro Volta fisikari italiarraren abizenetik dator, elektrizitatearekin egindako esperimentuengatik eta pila elektrikoaren garapenagatik ezaguna.
