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

Az űr küszöbén: hogyan készülünk a Föld utáni életre

Kié lesz az űr? Erre a kérdésre keresi a választ az MVM Future Talks 2025-ös dokumentumfilmje.

Létrehozva:

|

Szerző:

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

A hatodik MVM Future Talks évad nagykövete, Puskás-Dallos Peti Krakkótól Tokióig utazott, hogy szakértőkkel beszélgetve kiderítse, mi vár az emberiségre, miután megveti a lábát az űrben. Űrközgazdászok, geológus, jogász és tudósok is megszólaltak arról, mik most a rövid távú célok és lehetőségek, és hogy milyen jövő vár ránk, ha nagy számban lépjük át a Föld határát. Jelenleg nemzetközi projektek keretében dolgoznak szakértők azon, hogy az űrbe költözés ne csak sci-fi történetekben legyen lehetséges, ám ha már könnyedén tudunk embert küldeni a Holdra, netán sikerül biztosítani a marsi élet feltételeit, felmerül majd a kérdés: ki akar úr lenni az űrben? – teszi fel a kérdést az alternativenergia.hu. A földi gazdasági, politikai versengés a Kármán-vonalon túl is folytatódik majd? Puskás-Dallos Peti ellátogatott a japán Ispace magán űrvállalathoz, ahol a Föld és Hold közötti fenntartható gazdasági rendszer kiépítésén dolgoznak, először nyersanyagok után kutatnak, majd az állandó emberi jelenlét lehetőségét szeretnék megteremteni. Szó esik arról, hogy 15 éven belül már 1000 ember dolgozhat a Holdon, és hogy a víz nem csak az életben maradásunk, de a közlekedésünk kulcsa is. Peti meglátogatta a Tohoku Egyetemet is, ahol égitesteket kutató robotokkal foglalkoznak, valamint a JAXA űrügynökséget is, ahol aszteroidákat elemeznek.

Ezt követően a nagykövet Krakkó felé vette az irányt, ahol Európa legnagyobb holdjáró versenyét szervezték meg épp. Ezen részt vett az egyik fontos magyar űrkutatási vállalat, a Puli Space Technologies alapítója, Pacher Tibor is, aki mesélt a hazai fejlesztésű „vízszimatolóról”. A videóban megszólal továbbá egy űrközgazdász és egy geológus, akik arról beszélnek, milyen értékes nyersanyagokat hozhatunk haza a Holdról, és hogyan lesz ebből üzlet, egy jogász, aki rávilágít az űrjog hiányosságaira, és egy gazdasági tanácsadó cég igazgatója is, akinek már az űrbányászattal kapcsolatban is kell tanácsot adnia.

Advertisement
Tovább olvasom

Ezeket olvassák