A perovszkitból álló, vagy legalábbis egy réteg perovszkitot is tartalmazó napelemek lehetnek a jövő megoldásai a napenergia sokkal hatékonyabb hasznosítására. A hagyományosan szilíciumból készített paneleknél sokkal olcsóbban állíthatóak elő és mára már valamivel jobb hatásfokkal működnek, mint szintetikus társaik, vagyis több energiát képesek használható villamosárammá átalakítani. A perovszkit, melyet ezekben a napelemekben energiagyűjtő rétegként alkalmaznak, egy ásványfajta, kalcium-titán-oxid, ami névadójává vált az ásványok olyan csoportjának, melynek tagjai hasonló kristályos szerkezettel rendelkeznek. Ennek a csoportnak mára 400 tagja van, és ezeknek némelyikét, leginkább a metilammónium-ólomhalidokat használják a fotovoltaikus elemek gyártásában.

Míg a perovszkitos eszközök néhány évvel ezelőtt, 2006 környékén még rendkívül alacsony konverziós rátával rendelkeztek (4%), addig ma már akár felül is múlhatják a szilíciumos paneleket, de a legjobb hatásfokot a két anyag kombinálásával lehet elérni. Az Oxford PV jár legelől a technológia fejlesztésében, tavaly decemberben már sikerült elérniük a 29, 52%-os hatékonyságot az úgynevezett tandem megoldásukkal, amely egy 156 mm x 156 mm-es szilícium alapból és egy erre helyezett perovszkit bevonatból áll.

Ezt az átalakítási hányadot azonban még lehet fokozni, például olyan egzotikus anyagokkal, mint az emberi haj.

A Queensland Műszaki Egyetem (Queensland University of Technology, QUT) kutatói, Hunghszia Vang professzor vezetésével, egy brisbane-i fodrászatban összegyűjtött maradék hajszálakból vonták ki a szükséges szénatomokat, melyekből kvantumpontokat készítettek, miután a hajat 240 Celsius fokon elégették. A kvantumpontok olyan mesterséges atomok, melyek, köszönhetően a fénykibocsátó tulajdonságuknak, a QLED tévék kijelzőjében vagy az orvostudományban biomarkerkent alkalmazhatóak. Egy korábbi kísérletben már bizonyították, hogy ezek a szén-kvantumpontok használhatóak flexibilis kijelzők létrehozására, most pedig a perovszkit struktúrához adták hozzá, hogy megfigyeljék, mennyiben változtatnak az anyag eredeti tulajdonságain. A kutatók felfedezték, hogy a kvantumpontok körül hullámszerű elrendezés jött létre, amely, úgy tűnik, valamilyen védőréteget jelent a kristályos alap számára.

"Ez megvédi a perovszkit anyagot a nedvességtől és egyéb környezeti hatásoktól, amelyek károsíthatják az anyagot."

- mondta Wang a QUT közleményében. A szén jelenléte ezenkívül növeli a konverziós hatékonyságot és nagyobb stabilitást nyújt. Ahogy arról korábban is írtunk, a nedvesség elleni védelem különösen fontos lehet a panelek felépítése szempontjából, mivel az átlagos élettartamot nagyban növelheti az ellenállóbb struktúra, márpedig ha valaki be akar ruházni egy még mindig viszonylag drága panelre, pontosabban sok panelre, akkor jogos elvárás lehet az, hogy ne kelljen néhány évente cserélnie. Bár egy húsz évig is működő napelemnek megvan az a hátránya, hogy időközben esetleg sokkal hatékonyabb verziók is megjelennek a piacon, de a fejlesztések azért egyelőre nem haladnak olyan ütemben, hogy megérné a folyamatos váltás.

Wang szerint jelenleg a nagy teljesítményű perovszkitos paneleket olyan laboratóriumi körülmények között tesztelik, ahol ideálisak a feltételek, vagyis rendszerint alacsony a páratartalom és az oxidálódás sem fenyegeti az anyagot. Ezért fontos, hogy a természetben előforduló, valódi élet beli körülményeknek megfelelő paramétereket is figyelembe vegyék a fejlesztéseknél, különben nem lehet kereskedelmi forgalomba hozni ezeket az ígéretes új eszközöket. A mostani felfedezés hozzájárulhat ahhoz, hogy az anyag alapvető tulajdonságait jobban megértsék és később hasznosítsák a gyártás során is.

(Forrás: Interesting Engineering, Fotó: GettyImges/Zhihao)

További cikkek a témában:

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.
A kvantumpontok saját periódusos táblát kaphatnak Egyre több mesterséges elemet fedeznek fel a tudósok, melyek nem férnek be a hagyományos keretek közé. Most jeruzsálemi kutatók jóvoltából saját rendszert kaphatnak.
A napelem megtermeli, a folyadékáramos akkumulátor eltárolja az energiát, mindezt kiváló hatásfokkal A perovszkit-kristályos napelem és a vanádium-redox akkumulátor házassága remek megoldásnak látszik a stabilan, akár éjszaka is energiát szolgáltató naperőművek megépítéséhez.