Kezdőlap / Technológiák / Épületek / Perovszkit szerkezetű anyag az olcsó és hatékony napelemben
Tudj meg többet: Napenergia

Perovszkit szerkezetű anyag az olcsó és hatékony napelemben

A fenntartható fejlődés egyik alappillérét képezi a megújuló energiaforrásokban rejlő lehetőségek hatékony kiaknázása.

A Napból a Földre érkező energia hasznosításának egyik alternatívája a napelem, amely a fény energiáját, fotovoltaikus hatásnak köszönhetően, közvetlenül elektromossággá alakítja. A napelemek elterjedésének vagy magas áruk, vagy rossz hatásfokuk szab határt alapanyaguktól függően. Például a korszerű egykristályos szilícium napelem panelek kb. 18%-os összhatásfokkal bírnak, de rendkívül drágák, ezzel szemben a polimer alapú napelemek olcsók, viszont hatásfokuk maximum 5% körüli. Úgy tűnik kompromisszumok nélküli megoldást jelenthet a perovszkit szerkezetű anyagok alkalmazása, írja a mernokbazis.hu.

A perovszkit a kalcium-titanát (CaTiO3) ásványi formája, amely a fenti képen is látható. Gustave Rose fedezte fel az Ural hegységben 1839-ben. Az új napelemet kifejlesztő kutatók szerint hasonló szerkezetű anyagokkal a napelem panelek ára akár 10-20 cent/watt-ra is lecsökkenhet. Pillanatnyilag 75 cent/watt a panelek tipikus ára, és az 50 cent/watt-os ár már versenyképes lenne a fosszilis tüzelőanyagokkal.

Perovszkit szerkezetű anyagok már több mint 100 éve ismertek, de korábban nem gondolták, hogy felhasználhatók napelemekben. Fényelnyelő képessége rendkívül jó. Egy hagyományos napelemben kb. 180 mikron vastagságú szilíciumrétegre van szükség. Az új napelembe egy mikronnál vékonyabb filmréteg szükséges ugyanannyi napfény “befogásához”.

A kutatók 2009-ben próbálták ki először az újfajta napelemeket, amelyeknek pusztán 3,5%-os hatásfokuk volt. 2012 nyarán megtörtént az áttörés, a folyékony elektrolitot szilárdra cserélték. Azóta folyamatosan érik el az egyre magasabb hatásfokértékeket.

“A felhasznált anyag piszkosul olcsó”, mondja Michael Grätzel, akinek csoportja gyártja a legjobb hatásfokú perovszkites napelemet. Az új napelemek hatásfoka 15% körül van, ami ár-érték arányban már így is rendkívül jónak számít, de a kutatók 20-25% közötti értékre szeretnék feltornázni a hatásfokot. (Ez az érték csak a drága egykristályos szilícium napelemekkel volt eddig elérhető laboratóriumi körülmények között.)

A perovszkites napelemek gyártása is egyszerű: egy fém, vagy üveg rétegre kell felhordani vékonyan a pigment anyagot, és néhány további réteget, amely elősegíti az elektronok mozgását a cellán keresztül. “… a napelem minden rétege olyan könnyen gyártható, mintha egy felületet kéne lefesteni” mondja Henry Snaith, az Oxford-i Egyetem fizikusa.

Az új napelem egyetlen ismert hátránya, hogy ólmot tartalmaz. Az ólom vizsgálatához perovszkites szerkezetben további tesztek szükségesek. Az ólmot később talán ónra, vagy más nem mérgező elemre tudják majd cserélni. A termék piaci értékét tovább növelné újrahasznosíthatósága, így ez is szerepel a kutatók célkitűzései között.

Ajánlott tartalom

A koronavírus hatással van az energiafelhasználásunkra is

A kijárási korlátozás, a távmunka és egyéb vírusellenes intézkedések az energiafelhasználásra is hatással vannak.