現在の太陽後発電
維持可能でクリーンエネルギーとしての太陽光エネルギーは、より多くの人々が、電力を作る方法の、今までのものに代わる方法を探さなければならないと気づいて、どんどん広がっています。 太陽光発電は、まだ化石燃料のそれにまだ供給それほど近づいていないものの、技術の進歩により、将来、太陽光が、従来の燃料源にとって代わる日も、そう遠くはないという望みがあります。多くの利点はあるものの、太陽光を設置するのはいつも必ずしも安いわけではありません。PVパネルは高く、大規模に設置するために必要な敷地もかなりのものです。 しかし、世界が、太陽光エネルギーを伝統的な燃料源に切り替えようと進んでいるので、太陽電池はコストの削減が見込まれ、より新しい、この豊富なエネルギーの形を活用するということは、私達はそれほど沢山の土地を必要としないかもしれないという意味です。
2011年、ブルームバーグニューエネルギーファイナンスは、2010年度の太陽電池のコストが、1ワットあたり1ドル80セントで出しました。また、その値段は2011年には1ドル50セントに下落するだろうと推測されています。そうした動きはゆっくりに見えるかもしれませんが、PVパネルは8年から12年で、パネルに投資した人が元をとることができます。 利害関係者が損をしないよう、投資家が、長期の電力購入契約と引き換えに、無料でパネルを設置することが今や一般的になっています。2007年、このようなシステムで、商業システムの半分が創設されました。炭の価格が1トンあたり50ドルで固定されていますが、火力発電の値段は上昇しています。これで、PVパネルのコストがもっと削減され、太陽光電池がより大きな人気を持つ方向に流れていくことでしょう。推定によると、再生可能エネルギーの投資分野では、2011年、炭ベースの発電機に買ったということです。
必要な改善
その恩恵はあるものの、改善の余地は常にあります。太陽光電力は夜集めることはできないので、太陽光を最大限集めるために、クリアで天気のいい空が必要です。蓄電システムも、必要な時に介入して電力の供給ができるように改善する必要があります。よく設計された断熱の蓄電システムは、加熱と冷却の条件を調節することができ、オフピークの時間帯と、低めの需要の時間帯を動かすことができます。グラウバー塩（硫酸ナトリウム）のような、熱を蓄える物質と、パラフィンワックスは、この蓄熱システムの効率性を高めることができます。こうした物質は安く、家庭で使うのに便利な摂氏64℃の温度を提供することができます。
グリッドが接続されているシステムは特に省エネに役立ちます。もし、過剰に電力が収穫されて、供給が需要を超えた場合は、余剰分がそのグリッドに戻され、次に使われる時のために蓄電されます。
なされるべきことというと、太陽光発電を収穫する装置の値段をもっと安くすること。コストの削減は、政府の奨励策や、利益の払い戻しなどを通して実現できますが、PVパネルの使用が増えることで、もう少し時間がたてばコストが下がることが予想されており、そうなれば、今主流のエネルギー源から再生可能エネルギーへの転換に大いに役立つことでしょう。
ナノスケールでの助け
専門家たちは原子スケールで太陽エネルギーを活用するという実験をいじくりまわしています。興味深い時代であり、ナノテクノロジーが、太陽エネルギーの活用装置にうまく適用できれば素晴らしいことです。
a) 薄いフィルムから電力を
以前、東京で開催されたナノテクノロジーのトレードフェアでは、ドイツのFraunhoferのソーラーエネルギーシステムが、その最新の発明として展示されていました。それは、有機太陽電池の薄いフィルムです。この 発明は、太陽エネルギーを反射するのに使われる、インジウムスズ酸化物よりも安いと言われています。この薄いフィルムは、導電性の高い金属の層に接続された、導電性が低い高分子電極構造を使っています。 相補的な正負荷が、太陽光線の光子は、電気を生成するために、半導電性材料によって吸収される太陽電池を貫通することができます。薄いフィルムは、太陽電池を作るために使われる、高価な光を吸収する素材を使う必要性を減らすことができます。このことにより、大規模で生産することができるようになって、PVパネルの価格を劇的に下げることができるのです。
b) ナノ・ベント・スキン
Agustin Otegui氏によって開発されたナノ・ベント・スキンは１つで多目的な素材です。その建物は輝く太陽光電池を織り込んでいて、マイクロタービンも備えています。 そのモジュラー組成は改造する余地を残しているので、そのスキンを利用するために新たに建物を建てる必要がありません。更に、この技術は空気中の二酸化炭素を吸収する微生物を使います。 3方面からのアプローチを用いて、ナノ・ベント・スキンはPV層を通して太陽光を集め、それを蓄電ユニットに貯めます。電気を生成するために化学反応を起こす偏光生物を使ったマイクロタービン、そしてタービンの中の微生物が空気をきれいにするために二酸化炭素を吸います。
c) ナノテクノロジーは、PVの色とコストをよりよくする
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もうすぐ、私達はカラフルな太陽電池を、今のサイズの4分の1の大きさで見るかもしれません。オハイオ州の研究者達は、PVパネルを、見た目をよくするだけでなく、サイズも小さくする技術を開発することに成功。彼らは、太陽光を吸収し、電力を移動させるためにルテニウム、チタン、酸化亜鉛粒子を使い、電池の中に注入されたナノワイヤーを利用しました。今のところ、研究者たちは従来の、黒色のPVパネルから得られる電力の半分の電力を、新しく開発したPVで生成しました。効率性を高めるために、研究者達は、また、コストを削減することができるナノワイヤーの木を利用することを提案しています。
d) 研究者たちは“太陽光燃料”を作るためにナノテクを利用
様々な大学の研究者達が、2つの光吸収剤からなるナノ太陽電池を作ろうとしています。１つは太陽のスペクトルの、様々な色調を吸収することのできる、つまりより高いレベルで太陽光エネルギーを集めることができる半導体の素材の量子ドットで、2つ目の吸収剤はポルフィリン分子で構成されます。
量子ドットは、触媒でグラフト化されており、日光がそこに当たると、電流が生成されるようになっています。この電流はそれから、結果として作られ、水素で動く車のための燃料として使われる、水素と電気分解されます。このコンセプトは、さらに、メタンを精製するために手を加えられます。 これは、水素と、工場や発電所から吸収される二酸化炭素を反応させて作ります。 結果として出来るガスはそれから家の暖房や、他の目的に使うことができるでしょう。
e) TAUはセルフクリーニングパネルや窓のためにナノテクを開発
テルアビブ大学は、自己組織化したペプチドのナノチューブを使って、PVパネルと窓がセルフクリーニングすることができるというコンセプトを開発しました。ペプチド鎖は、2つのアミノ酸を含み、疎水性（水に溶解しにくい）です。もしこの技術が商業化されたとしたら、太陽電池の効率性が高まるので、生産者とユーザーは 恩恵を大いに受けることになるでしょう。ペプチド鎖はまた、充電式電池を生産するためのスーパーコンデンサを作るのにも使うことができます。
問題のエリア
ナノテクノロジーは高く、効率的な太陽電池を開発するためにそれを使うというのは難しいものです。原子サイズの粒子は、それを使用する人たちの健康問題を引き起こす可能性があります。さらに、生成された廃棄物は空気中に分散され、それが動物や人間の細胞に侵入する可能性があります。
未来は
有機的なセルはより安価で、それが商業的に使われると、生産や設置の全体的なコストが削減することができるでしょう。ナノ・ベント・スキンのようなコンセプトは、多目的であり、様々な用途の統合はコストの削減と、効率性の増加に結びつくでしょう。
プラスチックフィルムのPVは開発されていて、コストを削減し、バイオ燃料の開発において、一役買うことでしょう。PVパネルのセルフクリーニングは、すなわち効率性が増すということを意味し、そのために使われるペプチド鎖もまた、充電式電池の生産に適用することができます。
