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
Az újrahasznosítható műanyag raklapok előnyei a fa változatokkal szemben
A logisztikai és anyagmozgatási iparágakban az árucikkek és termékek hatékony mozgatása és tárolása kulcsfontosságú. A raklapok az egyik alapvető eszközei ennek a folyamatnak, amelyek segítségével az árukat könnyedén szállíthatjuk, tárolhatjuk és kezelhetjük. Azonban az iparág gyors fejlődése és a fenntarthatóság iránti növekvő igények miatt egyre nagyobb figyelmet szentelnek az alternatív megoldásoknak, mint például az újrahasznosítható műanyag raklapok.
Ezeknek az új generációs raklapoknak számos előnye van a hagyományos fa változatokkal szemben, amelyek hatékonyabbá és fenntarthatóbbá teszik a logisztikai folyamatokat:
Az egyik fő előnye az újrahasznosítható műanyag raklap termékeknek az, hogy sokkal tartósabbak és strapabíróbbak, mint a fa raklapok. Utóbbiak ugyanis könnyen sérülhetnek, repedhetnek vagy rothadhatnak, különösen nedves vagy korrozív környezetben. Ezzel szemben az újrahasznosítható műanyag raklapok ellenállnak a külső károsító hatásoknak, így jóval nagyobb élettartammal rendelkeznek a fa változatoknál. Ezáltal csökkentik a raklapok cseréjéből és karbantartásából fakadó extra költségeket, valamint minimalizálják az áruk károsodásának kockázatát.
A műanyag raklapok könnyűsúlyúak és egységesek, ami könnyebbé teszi a kezelésüket és a mozgatásukat. A fa raklapok gyakran változatos méretekben és súlyokban érkeznek, ami nehezítheti azok mobilizálását és összehangolását a logisztikai folyamatok során. Az egységes méretekkel rendelkező műanyag raklapok azonban egyszerűbbé teszik a raktározási és szállítási műveletek tervezését és optimalizálását.
A fenntarthatóság szempontjából is kedvezőbbek az újrahasznosítható műanyag raklapok. Mivel visszaforgatható műanyagból készülnek, hozzájárulnak a faforrások megőrzéséhez és a környezeti terhelés csökkentéséhez. A fa raklapok gyakran fakitermelésből származnak, ami erdőírtáshoz és biodiverzitás-vesztéshez vezethet. Az újrahasznosítható műanyag raklapok gyártása és felhasználása kevesebb káros anyag kibocsátással jár, így csökkenthető az iparág ökológiai lábnyomát.
A Schoeller Allibert plasztik raklapok például teljes mértékben újrahasznosíthatók – a használt raklapokat begyűjtik a gyártóközpontjaikban, majd egy alapos tisztítást, csiszolást, mosást és szárítást követően új formába öntik őket, és máris újra felhasználhatók anélkül, hogy hozzájárultak volna a világ szeméthalmainak növeléséhez.
A műanyag raklapok könnyen tisztíthatók és fertőtleníthetők – ez különösen fontos az élelmiszere és egészségügyi iparágban. A fa raklapok sokszor nehezebben tisztíthatók, és a nedvesség hatására könnyen baktériumokat és egyéb szennyeződéseket tartalmazhatnak. A plasztik változatoknak azonban az agresszívabb, invazív mosási metódusok sem okoznak kárt, így kiválóan sterilizálhatók és újra felhasználhatók a kényes árucikkek szállításához/tárolásához.