A perovszkit szerkezet olyan ásvány kristályszerkezete, amely körülbelül megegyezik a kalcium-titanát (CaTiO3) szerkezetével: vagyis az oxigénion a szabályos (köbös) kristályrendszerben oldal-centrált helyzetben helyezkedik el. A perovszkit napelemek előnyös tulajdonságaira már a 2010-es évek elején is felfigyeltek: az addig megfigyelt perovszkitok legjobbjai tízszer annyi napenergiát tudtak elnyelni, mint a hagyományos, szilícium-cellák. Eközben előállítási költségük is ötöde a szilíciumon alapuló vetélytársnak. Mindemellett pedig a perovszkit energiaátalakítási hatásfoka sem maradt el sokkal a szilícium-alapú elemétől. Összességében tehát a jelenleg kereskedelmi forgalomban kapható napelemek előállítási költsége, és ezért az ára is jelentősen csökkenthető a perovszkit szerkezetre alapuló technológiákkal.

Egyetlen gond van csak: a perovszkit szerkezet négy lehetséges atomi konfigurációt jelent, ebből három hatásos napelemként, de instabil szobahőmérsékleten, és normál körülmények között gyorsan átváltanak a negyedik lehetséges szerkezetre, amely viszont nem használható a napenergia átalakítására. A Stanford Egyetem és az USA Energetikai Minisztériumának egyik laborja most azonban egy új megoldással hozakodott elő, hogy orvosolja a problémát. A technológia már létezik, és a gyémántsatun alapul. A használhatatlan konfigurációt a gyémántsatu nagy nyomásával, magas hőmérsékleten kezelik, melynek eredményeként az atomszerkezet a megfelelő állapotot veszi fel, és ezt meg is őrzi szobahőmérsékleten és relatíve nagyobb páratartalom mellett is.

A komolyabb páratartalom ugyanis fontos tényező, amely a valós környezetben elő szokott fordulni, így az eszköz működőképességét is befolyásolhatja adott esetben. A perovszkit szerkezet stabilizálására irányuló eddigi kísérletek viszont jellemzően páramentes környezetben történtek. A mostani kísérlet azonban a nagy nyomást vegyíti a magas környezettel egy sokkal realisztikusabb környezetben. A gyakorlatban ez azt jelenti, hogy amíg a satuban még nyomás alatt van a kristály, addig felmelegítik 450 Celsius fokra, majd visszahűtik. A nyomás és a hőmérséklet megfelelő kombinációjának segítségével elérhető és megtartható a kívánt szerkezet még a nyomás megszüntetése után is. A szerkezetet ezután a levegő páratartalma sem károsította, és stabil, valamint hatékony maradt szobahőmérsékleten 10 vagy akár 30 napig, sőt akár annál is tovább. Röntgenes és egyéb vizsgálatok is megerősítették, hogy a szerkezet stabil maradt a kívánt konfigurációban.

Az alkalmazott nyomás egyébként nagyjából a légköri nyomás ezerszerese és hatezerszerese között mozgott, ami körülbelül a tizede annak, amit az ipari gyémánt előállításánál alkalmaznak. A következő lépés tehát a mostani kísérlet során nyert tapasztalatnak az ipari termelésre történő átültetése lesz.

(Címlapkép/nyitókép: Pixabay)

További cikkek a Rakétán:

A napelemek következő generációit már algoritmusok fejlesztik nekünk Hogy milyenek lesznek a jövő napelemei? Majd megmondja a számítógép!

Közeleg az idő, amikor az ablakokkal termelhetünk áramot Egy nemzetközi kutatócsoport átlátszó napelem-réteget készített és azt állítják, már belátható időn belül elkészülhetnek az energiatermelő ablaküvegek.

51 évnyi kutatás után, végre fülön csípték a bujkáló kvázirészecskét - magyar segítséggel Érted az elektronokat, tudod mikor érdemes egyenáramra váltani, a fúzió és a fisszió a passziód, a bájos kvarkok íze ott van a nyelved hegyén, oké. De vajon az excitonok is felizgatnak? Mert épp most nemrég, meglett egy újabb.