Kezdőlap / Technológiák / Épületek / Újabb lépés a harmadik generációs napelemek felé
Tudj meg többet: Napenergia

Újabb lépés a harmadik generációs napelemek felé

Lendületes kutató eredménye a fizikai tudomány rangos folyóiratában.

A jelenleginél jobb hatásfokú és olcsóbb napelemek előállításához járulhatnak hozzá azok az eredmények, amelyeket Gali Ádám, a kutatásait az MTA Wigner Fizikai Kutatóközpontban, az Akadémia kiválósági programjának keretében folytató fizikus és társai publikáltak a Physical Review Lettersben.

“Óriási módszertani áttörésnek” nevezte Gali Ádám, az MTA Wigner Fizikai Kutatóközpont Szilárdtestfizikai és Optikai Intézetének és a BME Atomfizika Tanszékének kutatója azokat az elméleti számításokat, amelyek eredményéről a közelmúltban számolt be doktoranduszával, Vörös Mártonnal, valamint a University of California, Davis egy kutatócsoportjának tagjaival. A módszer leírását hosszabb cikkben közölték, míg a legfontosabb eredményeket Lettersként publikálták.

A magyar fizikusok és tengerentúli társaik az általuk kifejlesztett programmal azt vizsgálták, növelhető-e a napelemek hatásfoka nanokristályokkal, vagyis nanométer méretű kristályszemcsékkel. A kutatók szerint a kérdésre a válasz: igen. “Az elméleti számításokkal sikerült kimutatnunk, hogy a szilícium egy kevéssé vizsgált speciális fajtája, az úgynevezett tércentrált köbös szerkezetű szilícium nemcsak hogy jobban nyeli el a fényt, de nanokristályos formában az ütközéses ionizáció, vagyis az a kölcsönhatás, amelynek következtében egy magas energiájú töltéshordozó több alacsony energiájú töltéshordozót hoz létre, nagyon hatékony” -– összegezte eredményeiket Gali Ádám. Mint elmondta, korábban már sikerült ilyen nanokristályokat létrehozni, arra azonban eddig senki sem gondolt, hogy a napelemek hatásfokát éppen ezekkel a nanokristályokkal lehetne növelni. Márpedig ez az olcsó és környezetbarát energia előállításának egyik kulcskérdése.

A jelenlegi, viszonylag olcsó, félvezető anyagból felépülő napelemek hatásfoka ugyanis még a technológia tökéletesítése esetén sem mehet az elméleti, körülbelül 32 százalékos határ fölé. A háztetőkön látható poliszilícium napelemek pedig még ennek – az eddig csupán laboratóriumi körülmények között elért – elméleti hatásfoknak a felét sem érik el. “Ez azt jelenti, hogy a fény energiájának legkevesebb 68 százalékát nem hasznosítjuk, a nem hasznosuló energia nagy részét pedig a napelem melegítésére pazaroljuk el” – hangsúlyozta a lendületes kutató.

A probléma egyik megoldása az ütközéses ionizáción alapulhat. “A folyamat ahhoz hasonló, mint ami a diódákban tapasztalható negatív előfeszítés esetén, de ebben az esetben külső elektromos tér nélkül is létrejön” – magyarázta Gali Ádám. A kutatók azt remélik, hogy hőtermelés helyett sikerül további energiát továbbítani az elektromos szektorba. Mindezt úgy, hogy egy napelem által elnyelt, magas energiájú fénykvantum (foton) nem egy töltéshordozót generál, mint a szokványos napelemekben, hanem akár kettőt-hármat is. Ennek hatására a napelem akár másfélszer annyi áramot termelhet, növelve a hatásfokot. “Ez nagyon nagy szó egy olyan területen, ahol már egyetlen százalék hatásfokjavítás is áttörést jelent” – emelte ki a fizikus.

A teljes cikk itt olvasható.

Ajánlott tartalom

7 év alatt megtérül a napelemes beruházás? Lehetséges!

A cikkben bemutatott beruházás esetében lehetséges a 7 év alatti megtérülés.