Mínusz 2 százalék

A 2019-es tanulmány felvázolta a napelemek előállításához használt szilícium fém egy olyan anyagtechnológiai hiányosságát, amelyet korábban még nem észleltek. Ez a jellemző lehet felelős azért a 2 százalékos hatékonyságcsökkenésért, amelyet a napelemek a használat első óráiban elszenvednek: a Light Induced Degradationért (LID: fény indukálta leromlás).

Szorozzuk meg a napenergia-gazdaságokban világszerte telepített, növekvő számú panellel ezt a százalék-értéket, és máris jól látható, hogy ez a csökkenés jelentős gigawatt költségekkel jár, amelyeket a nem-megújuló energiaforrásoknak kell fedezniük. Valójában a LID becsült hatékonysági vesztesége több energiát jelent, mint amennyit az Egyesült Királyság 15 atomerőműve képes előállítani. Az új felfedezés most segíthet a tudósoknak kijavítani ezt a problémát. 

"A környezeti és pénzügyi hatás miatt a napelemek hatékonyságromlása sok tudományos és műszaki kutatás tárgyát képezte az elmúlt négy évtizedben" - mondta a manchesteri egyetem kutatója, Tony Peaker. "Annak ellenére, hogy az üzletág néhány legjobb elméje dolgozott rajta, a probléma eddig kitartóan ellenállt a megoldásnak."

270 hiába ment, laborba oly sok éven át

Annak megállapításához, hogy a négy évtized során lefolytatott, 270 kutatási munka által hiába keresett problémát fülön csípjék, a legfrissebb tanulmány mély szintű tranziens spektroszkópiának  (DLTS) nevezett elektromos és optikai technikát használt a szilíciumban rejtőző hiba felkutatására. A DLTS elemzése a következőre derített fényt: 

Ahogy az elektromos töltés a  napelemekben létrejön a napfényből, az elektronok áramlása csapdába esik, ez viszont visszahat és csökkenti a megtermelhető villamos energia szintjét. Ez a hiba rejtőzik, amíg a napelem fel nem melegszik - fedezték fel a kutatók.

"Bizonyítottuk, hogy a hiba létezik, most mérnöki megoldásra van szükség" - mondta el, Iain Crowe a manchesteri egyetemről.

A kutatók azt is megállapították, hogy a jobb minőségű szilícium töltéshordozói (a fotonenergiát hordozó elektronok) hosszabb „élettartammal” rendelkeznek, ami alátámasztja azt az elképzelést, hogy ezek a csapdák a hatékonyságromláshoz kapcsolódnak.

Az anyag sötétben történő melegítése, amelyet gyakran alkalmaznak a csapdák szilíciumból történő eltávolítására, megfordítja a lebomlást. A napelemek hatékonysági mutatóinak magasabb szintre emelésére irányuló munka folytatódik, a további eredményeket a laboratóriumi kísérletek adják, és a természet is számos hatékonysági tippel szolgál. 

Most, hogy a LID rejtélyét megoldották, a világ napenergia-gazdaságai profitálhatnak az eredményekből. A kutatást a Journal of Applied Physics folyóiratban tették közzé.

(Forrás: ScienceAlert Képek: Pikrepo)

Iain Crowe