Kapcsolatfelvétel

Zöldinfó

Magyar kutatóknak köszönhetően lesznek még hatékonyabbak a napelemek

Létrehozva:

|

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.

Advertisement

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.

Advertisement

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.

Advertisement

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.

Advertisement

Zöldinfó

A hőség már nem csak nappal veszélyes: egyre melegebbek az éjszakák is

Magyarországon egyre gyakoribbak és intenzívebbek a hőhullámok, miközben a nyarak fokozatosan szárazabbá is válnak.

Létrehozva:

|

Szerző:

Töltse ki a napelem-kalkulátort, és tudja meg, mennyibe kerülhet az Ön rendszere! Ingyenes kalkulálás itt (x)

Egy 2024-es cikkünk azt mutatja be, hogy a nyári hőség Magyarországon már ma is komoly egészségügyi kockázat, amely az elmúlt évtizedekben egyre erősebben terheli az emberi szervezetet – olvasható az alternativenergia.hu oldalon. Az elemzés a hőstresszt nem pusztán a hőmérséklet alapján vizsgálja, hanem figyelembe veszi a páratartalom, a napsugárzás és a szél együttes hatását is, vagyis azt, hogy a hőség valójában hogyan hat az emberekre. A folyamat különösen az Alföldön, a nagyvárosokban és a rosszul hűthető épületekben élőket érinti érzékenyen, miközben a következő években is gyakoribbá válhatnak az egészséget veszélyeztető hőhullámok. A cikk ezért a kibocsátáscsökkentés mellett az alkalmazkodás sürgősségére hívja fel a figyelmet: a hőstressz-alapú riasztásokra, az árnyékolásra, a jobb épületszigetelésre és a városi zöldfelületek növelésére.

Extrém hőstresszes napok [> 38 °C] előfordulása az országban: milyen intenzitással és mekkora területet érintett? Forrás: Szabó Péter és Pongrácz Rita
Extrém hőstresszes napok [> 38 °C] előfordulása az országban: milyen intenzitással és mekkora területet érintett? Forrás: Szabó Péter és Pongrácz Rita

A 2024. júliusi hőhullám jól mutatta, hogyan válnak Magyarországon egyre hosszabbá és intenzívebbé a forró időszakok. A HungaroMet adatai alapján Budapesten és a déli-délkeleti országrészben ez volt a modern mérések kezdete óta az egyik legnehezebben elviselhető hőhullám: nemcsak a csúcshőmérséklet, hanem az időtartam és az összesített hőterhelés is rendkívüli volt. A cikk arra is rámutat, hogy nem igaz az az érv, miszerint „régen is ugyanilyen meleg volt”: a hőhullámok gyakoribbá és súlyosabbá váltak, és ennek oka nagyon nagy bizonyossággal az emberi üvegházgáz-kibocsátás. A közeljövő legfontosabb feladata ezért az alkalmazkodás erősítése, a hőségriadókra való felkészülés, az árnyékolás, a városi zöld- és vízfelületek növelése, valamint az épületek jobb hővédelme.

Alapadatok forrása: HungaroMet, ábra: Szabó Péter és Pongrácz Rita
Alapadatok forrása: HungaroMet, ábra: Szabó Péter és Pongrácz Rita

 

2025 nyarán megjelent cikkünk azt mutatja be, hogy Magyarország és a Balkán térsége Európa leggyorsabban melegedő és száradó régiói közé tartozik. Az 1971 óta vizsgált adatok szerint térségünkben a nyarak nemcsak jelentősen melegebbé váltak, hanem a nyári csapadék is csökkent, ami együtt súlyosbítja az aszályhelyzeteket. A 2024-es rendkívül forró nyár és a 2025-ös száraz, meleg június már ebbe a folyamatba illeszkedik: a száraz kontinentális jelleg erősödése nem távoli lehetőség, hanem jelenleg is tapasztalható átalakulás. A cikk arra figyelmeztet, hogy az alkalmazkodás egyre sürgetőbb, miközben a kedvezőtlen éghajlati trendek miatt egyre nehezebb és költségesebb is lesz.

Ábra: Szabó Péter
Ábra: Szabó Péter
Ábra: Szabó Péter
Ábra: Szabó Péter

Szintén 2025 nyarán jelent meg egy cikkünk, mely azt mutatja be, hogy Magyarországon az elmúlt fél évszázadban nőtt a napi hőingás, főként áprilisban és a nyári hónapokban, elsősorban a melegebb nappalok miatt. A változás különösen Délkelet-Magyarországon volt látványos, miközben a maximum- és minimumhőmérsékletek egyaránt magasabb tartományba tolódtak: júliusban például a leggyakoribb nappali értékek 26–27 °C-ról 29–30 °C-ra, az éjszakai minimumok pedig 13–14 °C-ról 16–17 °C-ra emelkedtek. A cikk fontos tanulsága, hogy a napi hőingás további növekedésének megtorpanása nem jó hír, mert ez részben abból fakad, hogy az éjszakák is egyre melegebbek (gyakoribbak az ún. trópusi éjszakák). Márpedig ha éjszaka sem hűl le eléggé a levegő, az emberi szervezet nehezebben pihen ki, így a hőség egészségügyi terhelése nemcsak nappal, hanem éjszaka is erősödik.

Ábra: Kis Anna
Ábra: Kis Anna

2026 tavaszán jelent meg egy cikkünk arról, hogy az aszályok, hőhullámok és hirtelen árvizek mögött nem egyszerűen a „víz eltűnése”, hanem a táj hűtőképességének gyengülése áll. A Duna vízgyűjtőjének 1961 és 2020 közötti adatai alapján egyre hosszabb az az időszak, amikor a párolgási igény meghaladja a rendelkezésre álló csapadékot: míg korábban ez átlagosan egy hónapig tartott, az 1991–2020-as időszakban már három nyári hónapra nőtt. Ha a talajnedvesség és a növényzet nem képes elvezetni a beérkező napenergiát párolgás útján, az energia hővé alakul, ami gyorsítja a túlforrósodást és súlyosbítja az aszályt. A cikk ezért a vízmegtartás, a talajállapot javítása, a burkolt felszínek csökkentése és a párologtatni képes zöld infrastruktúra erősítése felől közelíti meg az alkalmazkodást.

Infografika: Szémann Tamás
Infografika: Szémann Tamás

Végül egy olyan cikket is ajánlunk, amely azt mutatja be, miért nem elég a városi hőség ellen pusztán árnyékolásban vagy légkondicionálásban gondolkodni: a városok hűtésében kulcsszerepe van a víznek és a párolgásnak. Egy 2021. júliusi budapesti példa alapján már 1,7 milliméter, jókor érkező csapadék is érdemben csökkentette a hőmérsékleti csúcsot, mert a párolgás hatalmas mennyiségű energiát kötött le. A cikk szerint a hőszigethatás mérsékléséhez a zöldfelületek önmagukban nem elegendők: biztosítani kell a párologtatáshoz szükséges vizet is, például csapadékvíz-megtartással, kék-zöld infrastruktúrával, illetve szürkevíz vagy tisztított szennyvíz felhasználásával. Ez a közeljövő várostervezésének egyik kulcskérdése, mert a hőhullámok erősödésével a sűrűn beépített városi környezet egyre nagyobb egészségügyi és gazdasági terhet jelent.

A cikk példájának részleteit érdemes külön kiemelni: „1,7 mm csapadék Budapest teljes belterületére vetítve (386 km2) nagyjából 660 ezer m3 csapadék vízmennyiséget jelent. A Dunában ez a vízmennyiség kevesebb, mint negyed óra alatt folyik le.  Annak érzékeltetéséül, hogy a párologtatás során milyen energia-nagyságrendekről beszélünk, érdemes a vízmennyiség mellett az energiaáramlásban előidézett változást is kontextusba helyezni. A bemutatott, 1,7 mm délelőtti csapadék teljes elpárolgásához szükséges energiamennyisége Budapest belterületére vetítve nagyjából 400 GWh. Ez megegyezik a Paksi Atomerőmű 9 napi termelésének nagyságával, ami kb. 40 millió háztartás 1 napi légkondicionálási szükségletének fedezésére elegendő.

Advertisement
Tovább olvasom

Ezeket olvassák