Egy új technológia elgördítheti az utolsó akadályt az olcsóbb és hatékony napelemek útjából

2021 / 01 / 24 / Felkai Ádám
Egy új technológia elgördítheti az utolsó akadályt az olcsóbb és hatékony napelemek útjából
A perovszkit-kristályos napelem a napenergia villamosenergiává alakításához perovszkit elemeket használ.

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.

Gyémántsatu vagy gyémántüllő?

A Diamond Anvill Cell egy nagy nyomás létrehozására használt eszköz. Miként Braun Tibor írja ebben a publikációban, a magyar fordítás szó szerint „gyémántüllő cella” lenne, ám a magyar „üllő” szó ebben az esetben félrevezető lenne, ezért magyarosította ezt Braun Tibor satura. Ha valaki megtekinti az eszköz ábráját a linken, az látni fogja, hogy valóban inkább saturól van szó, mivel a nyomás a két, körülbelül
0,25 karátos briliáns egymásra helyezett fazettái között alakul ki.

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.


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 afrikai robbanó tó, ami pillanatok alatt végzett ezerhétszáz emberrel
Az afrikai robbanó tó, ami pillanatok alatt végzett ezerhétszáz emberrel
Afrikában három olyan tó is található, ami időzített bombához hasonló fenyegetést jelent: a bennük felgyülemlő szén-dioxid rossz esetben kirobbanhat és az elterjedő fojtogató felhő a közelben lévőket rendkívül gyorsan megölheti. A legtöbb áldozatot szedő esemény 1986-ban történt.
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.