Aurinkopaneelien teknologiaharppaus

Viime vuosi jää historiaan vuotena, jolloin aurinko ohitti kivihiilen energiantuotantomuotona EU:n alueella. Kyseessä on merkittävä virstanpylväs, jonka taustalla on vuosikymmenten ajalta intensiivistä tutkimus- ja kehitystyötä. Aurinkokennojen kehitys on tapahtunut pitkällä aikavälillä. Jo lähes 200 vuotta sitten ranskalainen tiedemies Edmond Becquerel havaitsi, että auringonvalo voi synnyttää sähköä – ja loi näin ollen pohjan nykyaikaisille aurinkokennoille.

Sen jälkeen monet tutkijat ovat jatkaneet Becquerelin työtä. Aurinkokennoteknologia kehittyi sekä tietoisten kokeilujen että sattumien kautta. Pii on ollut – ja on yhä – tärkein materiaalivalinta. 1900-luvun puolivälin avaruuskilvan aikaan amerikkalaiseen Vanguard 1 -satelliittiin asennettiin maailman ensimmäisiä aurinkokennoja.

Vuosisata kehitystä

Seuraavien vuosikymmenten aikana aurinkokennojen tuotanto tehostui ja valmistuskustannukset laskivat. Ympäristösyyt ja poliittinen ohjaus vauhdittivat kehitystä, ja aurinkokennoista tuli kiinnostava vaihtoehto niin huipputeknologialle kuin myös kansantalouksien energiantuotannolle. 1900-luvun lopulla muun muassa Japani, Saksa ja Yhdysvallat panostivat voimakkaasti kansallisiin aurinkopaneelihankkeisiin ja suuriin aurinkoenergialaitoksiin edistääkseen energiasiirtymää.

Vuosituhannen vaihteen jälkeen aurinkokennoista tuli vakavasti otettava vaihtoehto myös yksityishenkilöille. Ensimmäisten aurinkokennojen hyötysuhde oli noin kuusi prosenttia, kun taas nykyisin useimmat tuotteet saavuttavat noin 20 prosentin hyötysuhteen. Energiaviraston tietojen mukaan vuoden 2023 lopussa Suomessa oli noin tuhannen megawatin edestä asennettua aurinkosähkökapasiteettia, josta suurin osa tulee pientuotannosta.

– Aurinkopaneelien hinnat ovat laskeneet merkittävästi viime vuosina ja samalla paneelien teho on kasvanut. Viisi vuotta sitten teho oli noin 300 wattia, nyt 460 wattia. Samalla hinnat ovat laskeneet edullisemmalle tasolle, toteaa Vattenfallin tekninen asiantuntija Peter Galyas.

Galyasin mukaan usein aurinkopaneeleihin liitettävät kotiakut ovat niin ikään muuttuneet tehokkaammiksi ja edullisemmiksi, vaikkakin niiden hintataso on edelleen kallis.

Näkyvissa uusien materiaalien sukupolvi

Ensimmäisen sukupolven aurinkokennot ovat lähes yksinomaan perustuneet piihin, vaikka vaihtoehtojakin on olemassa. Tällaisia ovat esimerkiksi ohutkalvo- ja nanokennot.

– Piipohjaiset aurinkopaneelit tulevat kuitenkin hallitsemaan markkinoita vielä jonkin aikaa. Tuotantomäärien kasvu on painanut hintoja. Kilpaileva teknologia, kuten ohutkalvokenno, on edelleen huomattavasti kalliimpaa, selittää Peter Galyas.

Piipohjaisille aurinkokennoille on kuitenkin syntynyt varteenotettava haastaja. Tieteen ja tutkimuksen saralla puhutaan nyt nimittäin perovskiitista, jota moni pitää seuraavan sukupolven materiaalina aurinkokennoille. Perovskiitilla on nykyisiä materiaaleja korkeampi hyötysuhde, se mahdollistaa asennuksia useille eri pinnoille ja on helpompi kierrättää. Kierrätys on aurinkopaneelien yksi merkittävistä nykyhaasteista.

Perovskiitilla on myös esteettisiä etuja: se on ohutta, kevyttä ja taipuvaista. Kyseessä on tärkeä ominaisuus, sillä aurinkopaneelien halutaan sulautuvan entistä paremmin elinympäristöömme.

Tulevaisuuden innovaatiota

Aurinkopaneelien muotoilu ja tuotekehitys etenevät vauhdilla. Esimerkkinä tästä ovat muun muassa kaksipuoliset paneelit, joissa kennot on sijoitettu lasilevylle ja ne voivat kerätä auringonvaloa paneelin molemmilta puolilta. Näin pystysuorakin pinta voi tuottaa kustannustehokkaasti uusiutuvaa aurinkoenergiaa, ja paneeleja voidaan hyödyntää esimerkiksi meluesteissä, aidoissa ja muissa suurissa pinnoissa. Testien mukaan kaksipuoliset paneelit voivat tuottaa jopa 40 prosenttia enemmän energiaa kuin perinteiset aurinkopaneelit.

Tulevaisuudessa markkinoilla saattavat yleistyä myös läpinäkyvät aurinkokennot, joilla voitaisiin suojella esimerkiksi herkkiä viljelykasveja paremmin kuin nykyisillä muovia sisältävillä ratkaisuilla. Perovskiittikennoja olisi mahdollista kiinnittää esimerkiksi vaatteisiin ja asusteisiin tai autoihin, jolloin sähköntuotanto kulkisi aina mukana. Tämä voi mullistaa elämän alueilla, joilta puuttuu luotettava sähköverkko.

– Uskon, että aurinkokennot tulevat näkymään enemmän myös arkkitehtien koulutuksessa. Toiveeni on, että esimerkiksi asuinrakennusten yhteyteen varataan valmiiksi sopiva tila akkuasennukselle, ja että talovalmistajat alkavat tarjota aurinkosähköä vaihtoehtona jo rakennustilausten yhteydessä, päättää Peter Galyas.