40 év kétségbeesett keresés után a tudósok végül megtalálták a napelemek alapvető hibáját

2020 / 02 / 28 / Justin Viktor
40 év kétségbeesett keresés után a tudósok végül megtalálták a napelemek alapvető hibáját
A napelemek fantasztikus technológiát képviselnek, de ki kell dolgozni, hogyan lehetne még hatékonyabbá tenni őket - és tavaly a tudósok megoldottak egy 40 éves rejtélyt a hatékonyság növelésének egyik legfontosabb akadálya körül.

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
 


Így lettek a szexuális játékszerekből digitális kütyük
Így lettek a szexuális játékszerekből digitális kütyük
Lassan már senkit sem lep meg, hogy egy intim segédeszköznek legalább olyan jól kell tudnia csatlakoznia a wifihez vagy egy telefonhoz, mint a viselőjéhez, használójához.
Az óceánok mélyén mérgező tengeri nyuszik élnek
Az óceánok mélyén mérgező tengeri nyuszik élnek
A Jorunna Parva valójában egy tengeri csiga fajta, melynek kémiai vegyületeket detektáló antennái nyuszifülekre hasonlítanak. Az apró, két centiméteres élőlények étrendjüknek köszönhetően rendkívül mérgezőek és mindössze néhány hónapig élnek.
Ezek is érdekelhetnek
HELLO, EZ ITT A
RAKÉTA
Kövess minket a Facebookon!
A jövő legizgalmasabb cikkeit találod nálunk!
Hírlevél feliratkozás

Ne maradj le a jövőről! Iratkozz fel a hírlevelünkre, és minden héten elküldjük neked a legfrissebb és legérdekesebb híreket a technológia és a tudomány világából.



This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.