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 vetőmagszektor kulcsproblémái a klímaváltozás és az öntözés biztosítása

A jövő élelmiszer-ellátásának és -biztonságának alapja a vetőmag.

Létrehozva:

|

Szerző:

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

Áder János, a Kék Bolygó Klímavédelmi Alapítvány kuratóriumi elnöke a – YouTube videómegosztó portálon és már a TikTokon is megjelenő – műsor elején idézett a vetőmagszövetség tavalyi közgyűlésén elhangzott egyik beszédből, miszerint “a vetőmagszektor élen jár innovációban, kutatás-fejlesztésben, fajtaválasztásban, öntözésben és technológiában” – írja az alternativenergia.hu. Takács Géza szerint az időszakos munkaerő biztosítása egyre nehezebb, mivel a vetőmagtermesztést sok ok miatt nem lehet gépesíteni, kézi munkaerőre van szükség, és ez egy “sziszifuszi munka”, amelyet akár hőségben is el kell végezni – mondta, hozzátéve, hogy évente több mint száz faj több mint ezer fajtája kerül szaporításra. Áder János a szektort érintő két legnagyobb kihívásnak a klímaváltozást és a vízválságot nevezte. Takács Géza ezzel egyetértve kiemelte, öntözés nélkül szinte nincs vetőmagszaporítás és nem garantálható a termésbiztonság. Az időjárás-változásokra utalva pedig azt mondta, egy vetőmag nemesítésének ideje 12-16, vagy akár 20 év is lehet, ám kérdés, “hogyan lehet felkészülni arra, milyen idő lesz öt év múlva”, vagy tíz év múlva milyen fajták állják majd meg a helyüket a szántóföldön. Éppen ezért szinkronban folynak most a nemesítések, azaz optimális, öntözött és száraz körülmények között is tesztelik a vetőmagot – tette hozzá a szakember.

Áder János érdeklődött a precíziós és a hagyományos nemesítés, valamint a GMO-technológia közötti különbségekről is. Takács Géza elmondta, a hagyományos nemesítésnél komoly szelekciós munka folyik annak érdekében, hogy az adott fajta feleljen meg bizonyos körülményeknek. A GMO-technológiánál valamilyen cél érdekében az adott növénybe egy idegen gént ültetnek be, míg a precíziós nemesítésnél megnézik, hogy az adott tulajdonságokat egy növényben milyen gének határozzák meg, és ezen gének hatását mi erősíti vagy gyengíti, majd az adott növény génállományát átrendezik.

Arra a felvetésre, hogy az orosz-ukrán háború komoly problémát jelent az ágazatnak, Takács Géza elmondta, Oroszország egyik reakciója az ellene hozott intézkedésekre, hogy gyorsan szeretné kiépíteni a saját nemesítő ágazatát, holott eddig a cukorrépa- és a napraforgó-vetőmag szinte teljes mértékben importból érkezett az országba. Magyarország például kukoricából évente másfél millió hektárra elég vetőmagot szállított oda, míg a napraforgó-vetőmag 60 százalékát vitte – fűzte hozzá. Megjegyezte azt is, hogy az export elmaradása és a megmaradt vetőmag sorsa is kihívást jelent, utóbbi azért, mert ezt a vetőmagot máshová nem lehet eladni. Úgy fogalmazott, ez egy nagyon komoly mélyütés az ágazat számára.

Advertisement

Olyan szempontból is, hogy a vetőmagok egy része nem konvertálható uniós vagy magyar piacra, ugyanis nincsenek erre a régióra regisztrálva. Áder János – hivatkozva a szakértő korábbi kijelentéseire – a szektort érintő további problémák között említette az állami támogatások hiányát és a multinacionális cégek megjelenését. Takács Géza arról beszélt, hogy a rendszerváltás, majd az európai uniós csatlakozás után kinyíltak a határok, és Magyarország tradíciójára építve sok multinacionális cég jött az országba, nemesítőtelepeket és vetőmagüzemeket hoztak létre; magyar szakembereket vettek fel, rengeteg pénzt költöttek. Ezzel kellett versenyeznie a magyar ágazatnak, ám az állami finanszírozás elapadt, elfogyott a pénz, és elfogytak a szakemberek is, jelenleg két generáció hiányzik a szakmából, nincs utánpótlás és bezárják a magyar nemesítőintézeteket is – mondta el a szakember, megjegyezve, hogy a döntések hátterét nem értik.

“A 24. órában vagyunk” – fogalmazott Takács Géza, aki szerint a nemesítőintézetek fejlesztése és a szakemberek képzése még megoldást jelenthetne.

Advertisement
Tovább olvasom

Ezeket olvassák