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
Kevesebb szemét, több újrahasznosítás? Így teljesít Magyarország az EU-ban
Magyarország az Európai Unió legkevesebb hulladékot termelő országai közé tartozik.
Töltse ki a napelem-kalkulátort, és tudja meg, mennyibe kerülhet az Ön rendszere! Ingyenes kalkulálás itt (x)
Az Európai Unióban az egy főre jutó hulladék mennyisége 1697 kilogramm volt 2024-ben; Magyarországon a vizsgált évben 1269 kilogramm hulladékot termeltek személyenként, ezzel a vizsgált évben az EU legkevesebb hulladékot termelő országai közé tartozott – derült ki az Európai Unió statisztikai hivatala, az Eurostat közreadott jelentéséből. Az uniós hivatal közlése szerint 2024-ben – a bányászatból, kőfejtésből, építési és bontási tevékenységekből származó ásványi hulladékot nem számolva – az Európai Unióban 765 millió tonna lakossági hulladék keletkezett. Ez a teljes hulladékmennyiség – 2196 millió tonna – 35 százalékának felelt meg – írja az alternativenergia.hu. Az elmúlt két évtizedben keletkezett hulladék teljes mennyisége – az ásványi hulladékokat nem számítva – 1,9 százalékkal csökkent a 2004-es 779,5 millió tonnás értékhez képest.
Az uniós tagállamok közül Észtországban keletkezett a legtöbb hulladék: fejenként 4703 kilogramm, majd Belgiumban (3157 kilogramm) és Bulgáriában (2881 kilogramm). Észtország magas hulladéktermelése az olajpalával végzett energiatermeléssel hozható összefüggésbe – jegyezték meg. Ezzel szemben a legkevesebb hulladék Máltán (fejenként 1092 kilogramm), Írországban (1199 kilogramm), Szlovéniában (1254 kilogramm) és Magyarországon (1269 kilogramm) keletkezett.
Az EU-ban keletkezett hulladék közel kétharmadát (61,8 százalék) valamilyen módon hasznosították 2024-ben. Az újrahasznosítás aránya 42 százalék volt, amiből a kiásott területek feltöltésének aránya (backfilling) 13,3 százalék, az energiatermeléssel járó hulladékégetés pedig 6,5 százalékot tett ki. A fennmaradó 37,8 százalékot hulladéklerakókban helyezték el, 0,4 százalékot pedig energiatermelés nélküli égetéssel semmisítettek meg.
Az uniós tagállamok között a vizsgált évben jelentős eltérés volt megfigyelhető a hulladékkezelési módszerek alkalmazása területén. Az uniós országok közül 12-ben az újrahasznosítás aránya meghaladta a hulladékkezelés 50 százalékát: a legmagasabb arányokat Olaszország (87,3 százalék), Magyarország (77,1 százalék) és Szlovákia (69,8 százalék) érte el. Megjegyezték: Szlovéniában a hulladék 67,8 százalékát tereprendezési céllal kiásott területek feltöltésére használták fel, illetve tájépítészeti célokra. Írországban a hulladék 45,2 százalékát szintén ilyen módon hasznosították.
Más országokban, köztük Bulgáriában (91,4 százalék), Finnországban (84,4 százalék) és Svédországban (75,1 százalék) a hulladéklerakás volt a leggyakoribb kezelési mód. Az energiatermeléssel járó hulladékégetés az EU-országok körében a legkevésbé elterjedt módszerek közé tartozott 2024-ben, Dániában azonban a hulladékkezelés 27 százalékát, Litvániában pedig 19,4 százalékát tette ki a vizsgált évben – derült ki az Eurostat jelentéséből.
-
Zöldinfó4 nap telt el a létrehozás ótaA Duna alacsony vízállása miatt veszélybe kerülhet Budapest ivóvízbázisa
-
Zöldinfó1 hét telt el a létrehozás óta
Hidrogénnel töltenék meg a jövő energiahálózatait: fontos teszt indul Romániában
-
Zöldinfó3 nap telt el a létrehozás ótaEgy újabb figyelmeztető jel: teljesen eltűnt a Triglav-gleccser
-
Zöldinfó4 nap telt el a létrehozás ótaÚj lendületet kaphat az építőipar: milliárdos beruházásokat indíthatnak el az új lakástámogatások
-
Zöldinfó1 nap telt el a létrehozás ótaRekordmeleg nyarak jöhetnek: így tehetik ellenállóbbá épületeiket a vállalkozások

