Zöldinfó
Magyar kutatóknak köszönhetően lesznek még hatékonyabbak a napelemek
A szakértők szerint a metilammónium-ólom-halid-perovszkit nevű anyagcsalád alkalmazása rendkívül ígéretes a napelemiparban.
A napelemek az elmúlt évtizedekben elképesztő fejlődésen estek át, de a kutatók szerint a technológiában még mindig rengeteg kiaknázatlan lehetőség rejlik. A fotovoltaikus megoldások az élet egyre több területén jelennek meg, mérséklik az emissziót, illetve csökkentik az villanyszámlákat. Napjainkban, az energiaválság idején a napelemek különösen nagy jelentőséggel bírnak. A technológia az elkövetkező időszakban bizonyosan még fejlettebbé válik majd, az ipar például komoly erőforrásokat fordít arra, hogy megtalálja a hagyományos, szilícium alapú napelemes anyagok hatékonyabb alternatíváit. Ilyen ígéretes jelölt a nemrégiben felfedezett, úgynevezett metilammónium-ólom-halid-perovszkit család, amely rendkívüli fotovoltaikus tulajdonságokkal bír, könnyű és olcsón előállítható – írja az alternativenergia.hu.
Míg a hagyományos anyagok tipikus hatásfoka 15 százalék körül mozog, addig az új anyagcsalád használatával laboratóriumi körülmények között már 30 százalékos hatásfokot is elértek. A szakértők abban bíznak, hogy az arány tovább növelhető, a nem szilícium alapú anyag napelemes felhasználása pedig további anyagok vizsgálatára sarkallja a kutatókat.
Ezt a különleges, új családot vizsgálták a közelmúltban magyar kutatók részvételével. A Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem (BME) munkatársai szerint a napelem-alapanyagok a fény energiáját úgy hasznosítják, hogy a bejövő fotonok hatására bennünk elektronlyuk-párok jönnek létre, amelyek aztán áramot termelnek. A napelem belsejében gerjesztett töltéshordozó párok mennyisége, illetve élettartama rendkívül fontos a felhasználhatóság szempontjából, rekombináció esetén a gerjesztett elektronlyuk-párok például megsemmisülnek. A félvezető anyagban a rekombináció előtt a réteget elhagyó töltéshordozók révén termelődik energia, az új típusú félvezetők rekombinációs idejének vizsgálatából ezért jobban megismerhető napelemként való felhasználhatóságuk.
A BME munkatársai új tanulmányukban ezért a rekombinációs időt, valamint a gerjesztett töltéshordozó mennyiséget elemezték. A publikáció vezető szerzője Bojtor András, az egyetem doktorandusza, aki tanulmányai mellett a Semilab Félvezető Fizikai Laboratórium Zrt.-nél dolgozik. A vizsgálatot Forró László professzorral végezte a Lausanne-i Svájci Szövetségi Műszaki Egyetemen.
Megannyi lehetőség
A napból négyzetméterenként megközelítőleg 1 kilowatt fényteljesítmény érkezik, hazánkban pedig átlagosan 2000 az éves napsütéses órák száma. Átlagos fekvésnél és tájolásnál úgy lehet számolni, mintha a napelemeket 1000 órán át derékszögben sütné a nap. Évi 2500 kilowattóra fogyasztás mellett tehát a rendszernek 2500 wattos csúcsteljesítménnyel kell bírnia. A jelenlegi technológia hatásfokát figyelembe véve ehhez 17 négyzetméternyi napelem szükséges, az új megoldásoknak köszönhetően a méret ugyanakkor tovább csökkenhet. A technológiával emellett olyan fotovoltaikus rendszereket is létrehozhatnának, melyek autók tetejére telepíthetőek. Ezek segítségével az elektromos járművek magukat tölthetnék, ami tovább mérsékelné a fenntartási költséget és az emissziót. Mivel egy átlagos személyautón 4 négyzetméternyi napelem fér el, 10 kilowattóra energia pedig megközelítőleg 100 kilométer megtételéhez elég. Amennyiben kellően nagy a napelemes rendszer hatásfoka, az autó minden nap akár 100 kilométert is megtehetne „saját” energiával.
A BME és az Eötvös Kutatási Hálózat Wigner Fizikai Kutatóközpont munkatársai a Lausanne-i Svájci Szövetségi Műszaki Egyetemen és az amerikai Notre Dame-i Egyetem szintén többnyire magyar kutatóival vizsgálták a metilammónium-ólom-halid-perovszkitekben a keletkező töltéshordozók élettartamát és azok számát. A vizsgálat során 4 kelvinre hűtötték a család három eltérő anyagát, majd a hőmérséklet emelésével, 300 kelvinig figyelték a rekombinációs folyamatot. A szakértők azt dokumentálták, hogy az anyagok szerkezeti átalakulásai miként hatnak a napelem-hatásfokra, amiből meg tudták állapítani, hogy milyen további elemzések szükségesek.
Összehasonlították a jódot, brómot és klórt tartalmazó mintát, megfigyelték a minta gyors és lassú hűtése során jelentkező különbséget, illetve három, eltérő mintakészítési módszerrel létrehozott metilammónium-ólom-bromid kristálynál a morfológia rekombinációra gyakorolt hatását. „Nagyon izgatottak vagyunk, hogy a kutatásaink révén esetleg a napelem anyagok újabb generációja előtt nyílhat meg az út, egyben lelkesen folytatjuk a további kutatásokat ebben az irányban” – mondta Simon Ferenc, a BME egyetemi tanára.
Zöldinfó
Miért jobb az élő fenyő a műfenyőnél? Környezetvédelmi szempontok karácsony előtt
Ökológiai szempontból jobb valódi fenyőfát vásárolni karácsonyra, mint műfenyőt.
Töltse ki a napelem-kalkulátort, és tudja meg, mennyibe kerülhet Önnek! Ingyenes kalkulálás itt (x)
A HUN-REN Ökológiai Kutatóközpont kutatója szerint érdemes alternatív karácsonyfa-megoldásokban is gondolkodni, de ha valaki élő fenyőt vásárol, akkor lehetőség szerint Magyarországon termesztett, ne túl nagyméretű fenyőt válasszon, amit az ünnepek után komposztál. “Fontos tisztázni, hogy a karácsonyra szánt fenyőfákat erre a célra kialakított ültetvényeken nevelik, tehát nem az őshonos erdőktől veszik el a területet, mint azt néhányan gondolják” – emeli ki az alternativenergia.hu. Ebben a tekintetben a karácsonyfa termesztése nem lóg ki a többi intenzív szántóföldi vagy erdőültetvény jellegű gazdálkodásból. Nincs jelentős különbség az ültetvényeken nevelt fenyőfák és más haszonnövények között: mindegyiket további emberi felhasználásra termelik. A műfenyő ezzel szemben a legkevésbé ajánlott megoldás karácsonyra – mondja a kutató.
“A műfenyők nagyrészt polivinil-kloridból (PVC) készülnek, ami nem lebomló műanyag. Így egy idő után a műfenyő olyan hulladék lesz, amely tovább szennyezi a környezetet. A szállításuk is jelentős terhelést jelent, hiszen a műfenyők többsége több ezer kilométeres távolságból érkezik a hazai boltokba, webáruházakba. Azt is figyelembe kell venni, hogy kutatások szerint a műfenyők mikroműanyagokkal szennyezik a környezetet és az emberi szervezetet” – részletezi. A közlemény szerint a termelői szempontokat is érdemes figyelembe venni.
“A fenyőfaültetvényeket a termelők éveken át gondozzák, és a fák eladásából származó bevétel családok megélhetését jelenti. Éppen ezért a termelőknek kifejezett gazdasági érdekük a fák pótlása. A növények évekig növekednek a földben, közben pedig értékes ökoszisztéma szolgáltatást nyújtanak. Megkötik a szén-dioxidot, a szálló port, tisztítják a levegőt, részt vesznek a lokális klímaszabályozásban, hozzájárulnak a talaj vízmegtartásához és élőhelyet biztosítanak sokféle élőlénycsoportnak” – írják a közleményben.
-
Zöld Közlekedés1 hét telt el a létrehozás ótaElektromos járművek: most éri meg igazán váltani
-
Zöldinfó1 hét telt el a létrehozás ótaFöld alá kerültek a kábelek: időjárásállóbbá vált a helyi villamosenergia-hálózat
-
Zöldinfó4 nap telt el a létrehozás ótaAz EKR akár 150 ezer lakóingatlan korszerűsítését teszi lehetővé 2027-ig
-
Zöldinfó1 hét telt el a létrehozás ótaZöldül a távfűtés: 2026-ban tovább bővül a lakossági támogatási program
-
Zöldinfó1 hét telt el a létrehozás ótaBiztonságosabb, megfizethetőbb és tisztább energia minden európainak
