Zöld Energia
Ki találta fel a napelemet? Mikor készült el az első?
70 éve mutatták be az első, a gyakorlatban is használható napelemet.
Amerikai kutatók 1954. április 25-én mutatták be az első használható napelemmodul prototípusát – eleveníti fel a PV Magazine. A hatásfok akkoriban 6% körül volt, azóta sok minden történt. 70 évvel ezelőtt az amerikai New Jersey államban található Bell Labs tudósai rántották le a leplet az első, a gyakorlatban is alkalmazható napelemről. A New York Times akkoriban arról számolt be, hogy a találmány egy új korszak kezdetét, a szinte korlátlan napenergia hasznosítását jelentheti az emberi civilizáció számára. Azonban több évtizedbe telt, amíg az elképzelés valóban kézzelfoghatóvá vált. A fotovoltaika globális növekedése csak az elmúlt 10 évben kapott igazán nagy lendületet: míg 2004-ben világszerte 1 GW PV-energiát telepítettek, addig 2010-ben már havi 1 GW-ot. Öt évvel később a telepítés elérte a heti 1 GW-ot, legutóbb pedig a napi 1 GW körüli értéket. „Ebben az évtizedben valószínűleg évi 1 TW-os növekedést fogunk látni” – írta Carsten Pfeiffer, a német Bundesverband Neue Energiewirtschaft szövetség stratégiai vezetője elemző bejegyzésében.
Daryl Chapin, Gerald Pearson és Calvin Fuller amerikai kutatóknak kezdetben csak az volt a feladatuk, hogy megbízható energiaforrást fejlesszenek ki elzárt telefonrendszerek számára, olyan esetekre, ahol a hagyományos akkumulátorok hatástalanok voltak. A félvezető anyagból, szelénből készült napelemeket már korábban létrehozták, de hatásfokuk túl alacsony volt az alkalmazásokhoz. A szilícium napelem szisztematikus, hónapokig tartó fejlesztése során született meg az első használható napelem működő prototípusa, amelyet 1954. április 25-én mutattak be. A hatásfok ekkor még csak 6% volt, ez a következő évtizedekben kezdetben lassan nőtt. Csak az elmúlt két évtizedben, a napelemgyártás iparosodásának és a felgyorsult műszaki fejlődésnek köszönhetően emelkedett 25% körülire, ami közel van a szilícium napelemek számára megállapított fizikai határértékhez.
A Bell Labs, amely akkor az AT&T része volt, ma pedig Nokia Bell Labs néven működik, és még napjainkban is az egyik legnagyobb innovációjának nevezi a napelemet. A három fejlesztőt 2008-ban posztumusz tüntették ki: felvették őket az amerikai Nemzeti Feltalálók Hírességek Csarnokába.
Zöld Energia
Könnyebb használatot eredményez a rugalmas napelem egy drónon
A napelemeknek köszönhetően sokkal kötetlenebbül lehet használni a drónt.
A linzi Johannes Kepler Egyetem olyan rugalmas, ólom-halogenid perovszkit napelemeket fejlesztett ki, amelyek vastagsága kevesebb mint 2,5 μm, fajlagos PV-teljesítménysűrűségük 44 W/g, átlagos teljesítményük pedig 41 W/g – számol be a PV Magazine. Az eszközöket olyan modulokba tudták beépíteni, amelyek tenyérnyi quadcopter típusú drónok meghajtására alkalmasak.
A kutatók által használt 24 cm2-es fotovoltaikus modul lehetővé tette a drón autonóm működését. A megközelítés egyik nagy előnye, hogy nincs szükség kötött töltéshez az energiaellátáshoz. A perovszkit napelemmodulok a drón teljes tömegének mindössze 1/400 th-jával járultak hozzá.
A szubsztrát egy „ultravékony” és átlátszó-vezető-oxid-mentes, 1,4μm vastagságú, 100 nm-es alumínium-oxid réteggel bevont polimerfólia volt. Ez hatékonyan szolgált „gátként” a nedvesség és a gázok ellen. „Az ilyen típusú eszközöknél nincs hely a tipikus tokozási megközelítéseknek, amelyek egyszerűen túl vastagok” – mondta Martin Kaltenbrunner, a csapat vezetője.
A perovszkit napelemes kutatásainkban fontos, hogy olyan prekurzorokat használjunk, amelyeket a lehető legkevesebb lépésben szintetizálunk. Az egyszerű szintézis kulcsfontosságú, mert azt akarjuk, hogy a technológia skálázható legyen, és hogy az anyaggyártási költségeket kordában tartsuk – tette hozzá Kaltenbrunner.
A szakértők által bemutatott kis felületű perovszkit napelem mérete 0,1 cm2 volt, nyitott áramköre 1,13 V, rövidzárlati áramsűrűsége 21,6 mA cm-2, kitöltési tényezője 74,3%, teljesítmény-átalakítási hatásfoka pedig 18,1%. A nagyobb eszköz aktív cellafelülete 1,0 cm2 volt, átlagos nyitóáramú feszültsége 1,11 V, rövidzárási sűrűsége 20,0 mA cm-2, kitöltési tényezője 65,9%, hatásfoka pedig 14,7 volt.
A drón áramellátására szolgáló modul 24 egymással összekapcsolt 1 cm2-es napelemmel rendelkezett. Az energiaautonóm, napenergiával működő hibrid, kereskedelmi forgalomban kapható quadcopter típusú drón tömege mindössze 13 g volt. A stabilitást és a hosszan tartó kültéri működőképességet tesztelték, és egy külső laboratórium validálta a perovszkit összetétel teljesítményét és tulajdonságait.
A csapat következő célja, hogy tovább fejlessze a technológiát. „Szándékunkban áll olyan könnyű, rugalmas fotovoltaikus megoldások kifejlesztése, amelyek mindenféle robotikát és autonóm járművet képesek ellátni energiával” – mondta Kaltenbrunner.
-
Zöld Energia7 nap telt el a létrehozás ótaItt az akkumulátor, amely erkélynapelemmel kombinálható
-
Zöld Energia6 nap telt el a létrehozás ótaNapelem: hatékony energiatároló megoldást dobtak piacra
-
Zöld Energia1 hét telt el a létrehozás ótaEgyre több gazda akar napelemet a földjeire
-
Zöld Energia1 hét telt el a létrehozás ótaEzzel az eszközzel még egyszerűbb az erkélynapelemek használata
-
Zöld Energia2 nap telt el a létrehozás ótaEgyszerűsítették a napelemek telepítését, bárki megcsinálhatja!