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

Új reményt adhat az antibiotikum-rezisztencia elleni küzdelemben egy szegedi felfedezés

Emberi sejtekhez kapcsolódó bakteriofágokat vizsgáltak az SZBK kutatói.

Létrehozva:

|

Szerző:

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

Emberi sejtekhez kapcsolódó bakteriofágokat vizsgáltak a Szegedi Biológiai Kutatóközpont (SZBK) munkatársai, felfedezésük, melyről a Nature Communications folyóiratban számoltak be, új lehetőséget nyithat többek között az antibiotikum-rezisztens baktériumok elleni küzdelemben – tájékoztatta a Magyar Kutatási Hálózathoz (HUN-REN) tartozó intézet az MTI-t. A közlemény szerint a bakteriofágok baktériumokat fertőző vírusok, nem emberi kórokozók. Az SZBK kutatói azonban kimutatták, hogy egyes fágok mégis közvetlen fizikai kapcsolatba léphetnek az emberi sejtekkel: felszíni fehérjéik segíthetik a megtapadást, a sejtekbe jutást és a szervezetben való hosszabb jelenlétet. A kutatók olyan tapadást segítő fehérjemodulokat azonosítottak, amelyek molekuláris kapaszkodóként működnek, és segítik a fágokat abban, hogy megtapadjanak az emberi sejtek felszínén. Az azonosított fehérjék szerepét a kutatók kísérletesen is ellenőrizték: génsebészeti módszerekkel áthelyezték a “tapadófehérjéket” kódoló géneket egy olyan fágba, amely eredetileg nem rendelkezett ezzel a képességgel.

A kutatóközpontban széles körű összefogással elért eredmény egyértelmű volt: a módosított fágok hatékonyan kapcsolódtak emberi sejtekhez, bejutottak azokba, és egerek szervezetében is hosszabb ideig maradtak jelen a bélrendszerben. Az eredeti, nem módosított fágok ezzel szemben órákon belül kiürültek. Mint Apjok Gábor, a tanulmány egyik első szerzője kifejtette, a fágokra sokáig baktériumvadász vírusokként tekintettek, viszont úgy tűnik, a fágok ennél összetettebb szereplők: közvetlenül kapcsolódhatnak az emberi sejtek felszínéhez is. Nem emberi vírusokká válnak, hanem olyan molekuláris kapaszkodókat használnak, amelyek később akár célzottabb fágterápiák tervezésében is fontosak lehetnek.

A fágok ugyanakkor nem fertőzik meg az emberi sejteket, hiszen evolúciósan teljesen inkompatibilisek egymással. A folyamat és a kutatás lényege a fizikai kapcsolat. A fág megtapad a sejtfelszínen, majd a sejt saját anyagfelvételi mechanizmusai révén bekerülhet a sejt belsejébe. A sejt ilyenkor apró membránhólyagba csomagolja a hozzá kötődő részecskét, és befelé szállítja.

Advertisement

A sejten belüli útvonal a kutatás egyik legfontosabb megállapítása: sok kívülről felvett anyag a sejt lebontó rendszerébe kerül. A vizsgálatok azonban arra utalnak, hogy a módosított fágok egy része nem kizárólag ilyen útvonalra jut, hanem a Golgi-készülék és az endoplazmatikus retikulum irányába is eljuthat. Ezek a sejt belső szállítási és feldolgozási rendszerei. Ezt a kutatók mikroszkopikus képelemzéssel is bizonyították: nemcsak láthatóvá tették a sejtekbe jutó fágokat, hanem számszerűen is megmérték, milyen arányban kerülnek be a sejtekbe, és mely sejten belüli állomásokhoz jutnak közel.

A felfedezés a baktériumok mellett vírusokban is gazdag mikrobiomról alkotott képet is árnyalja. A mostani eredmények szerint egyes fágok nemcsak a baktériumokkal, hanem közvetlenül a bélhám felszínével is kapcsolatba léphetnek. Az ilyen tapadást segítő géneket hordozó fágok több gyakori bélfágcsoportban is megtalálhatók. Az elemzések alapján egészséges emberek bélvírus-közösségében nagyobb arányban lehetnek jelen. Ez nem azt jelenti, hogy önmagukban egészséget okoznak, hanem azt, hogy egy ép, jól működő bélnyálkahártya környezetében stabilabban fennmaradhatnak akár indikátorként is szolgálva.

Advertisement

Az eredmények a – baktériumok ellen vírusokat használó – fágterápia szempontjából is fontosak. Ezek a vírusok természetes módon képesek felismerni bizonyos baktériumokat, bejutni a baktériumsejtbe, majd elpusztítani azt. Ez az antibiotikum-rezisztencia miatt különösen fontos irány, hiszen egyre több kórokozóval szemben válnak kevésbé hatékonnyá a megszokott antibiotikumok.

Kintses Bálint, a kutatócsoport vezetője hangsúlyozta, a fágterápia célzott baktériumpusztító lehetőséget kínálhat az antibiotikum-rezisztencia korában, de ahhoz, hogy ezeket a vírusokat terápiásan is pontosabban tudják használni, meg kell érteni, hogyan jutnak el a megfelelő helyre, hogyan maradnak ott, és milyen kapcsolatba léphetnek az emberi szövetekkel.

Advertisement

Ha a szakemberek pontosabban megértik, mely fehérjék irányítják a fágok kötődését az emberi szövetekhez, később olyan fágokat tervezhetnek, amelyek célzottabban jutnak el a szervezet különböző pontjaira, és ott hosszabb ideig megmaradnak. Ez különösen fontos lehet olyan fertőzések kezelésében, ahol a baktériumok nehezen hozzáférhető szöveti környezetben, nyálkahártyák közelében vagy akár emberi sejtek belsejében maradnak fenn.

Advertisement
Tovább olvasom

Ezeket olvassák