A Columbia Egyetem segítségével olcsóbbak lehetnek a napelem panelek

Mik azok a HOIP-ok?

A Columbia Egyetem kémia professzora, Xiaoyang Zhu, által vezetett kutatócsapat arra fókuszált, hogy tesztelje a napelem-cellák egyik lehetséges anyagát, a Hibrid szerves-szervetlen perovszkitokat.

Az angol nevéből eredően a kutatók csak HOIP-ként szokták emlegetni ezeket az anyagokat, amelyek elhozhatják a napelemek legújabb generációját.

A perovszkitos energiagyűjtő-réteget használó napelemek egyelőre még csak kísérleti fázisban vannak, de az eddigi tesztek alapján az eredmények igen kecsegtetők.

A Columbia Egyetem tudósai bebizonyították, hogy az ezzel a technológiával gyártott napelemek sokkal hatékonyabbak, mint a szilícium-bevonatos energiacellák, ráadásul az előállítási költségük is alacsonyabb.

Ennek az új fejlesztésnek köszönhetően a közeljövőben ismételten csökkenhet a fosszilis tüzelőanyagot használó háztatások száma szerte a világon.

Habár a napelemek ára folyamatosan csökken az utóbbi években, még így is sok olyan család van, akik túl nagy befektetésnek tartják, vagy nem engedhetik meg maguknak.

A HOIP-os paneleknek köszönhetően a tiszta-energia ára a fosszilis fűtőanyagokéval vetekszik, így lassan már az ár sem lehet akadály abban, hogy valaki a napelemeket válassza.

Nem csak hipotézis

Mérnökök és tudósok hada már korábban felfedezte azt, hogy a perovszkitos panelekben nagy lehetőségek rejlenek, mert anyagának köszönhetően fokozzák a fényelnyelést és rájöttek, hogy a fény elnyelése közben, kötött állapotú elektronlyuk párok keletkezhetnek.

Xiaoyang Zhu professzor a csapata eredményeit a nemzetközileg elismert Science folyóiratban is publikálta.

„A megújuló energiaforrások iránti növekvő igény motiválta a kutatást, hogy olyan technológiákat találjunk, amelyek gazdaságilag is versenyképesek a fosszilis tüzelőanyagokkal.” nyilatkozta Zhu professzor.

A kutatás során rengeteg új generációs anyagot teszteltek, de a HOIP-ok bizonyultak a leghatékonyabbnak.

Mik a szilíciumos hátrányai?

A napelemek, vagy más néven a fotovoltaikus panelek képesek a napfényből elektromos áramot termelni.

Ezeket a paneleket, melyek félvezetőként funkcionálnak, a leggyakrabban vékony szilícium rétegekből állítják össze, amik elvezetik az energiát a szerkezet belsejébe, hogy ott egyenárammá alakítsák.

A szilícium panelek, amik jelenleg is domináns szerepet töltenek be a piacon, majdnem 100%-os anyagtisztaságúnak kell lenniük, ráadásul közismerten törékenyek és az előállításuk is drága.

Még egy parányi hiba is, mint például egy hiányzó ion, akkora változást tud okozni a panel kristályszerkezetén, hogy a napból érkező energiát nem képes megfelelő módon bejuttatni a szerkezetébe, ezáltal kevesebb áramot tud csak termelni.

Nagyon gyors a fejlődés

Az elmúlt hét év során a tudósoknak sikerült a HIOP-os panelek hatékonyságát négy százalékról huszonkét százalékra növelni.

Összehasonításképpen, a szilíciumos panelek esetében majdnem hat évtizedre volt szükség ahhoz, hogy a napelemek elérjék mostani hatékonyságukat.

Természetesen ez a fejlődés azért is volt lassú, mert nem álltak még a tudósok rendelkezésére olyan fejlett technikák a tiszta energia terén, mint manapság.

A szilíciumos panelek jelenleg huszonöt százalékos hatékonysággal képesek a napsugarakat elektromos árammá változtatni, míg a perovszkitosok huszonkét százalékossal.

Ahogy az adatok is mutatják, jelenleg mind a két fajta napelem hasonló hatékonysággal működik, de a kutatók úgy gondolják, hogy a HIOP-os panelekben nagy potencia rejlik.

A napelemek jövője

Teoretikusok már régen kimutatták, hogy a maximális teljesítmény, amit a fotovoltaikus panelek valaha képesek lesznek majd elérni, az harminchárom százalék.

Azért nincs lehetőség ennél nagyobb hatékonyság elérésére, mert természetesen az energiaátalakítási folyamatok alatt energiaveszteséggel is számolni kell.

A Columbia Egyetem csapata rájött arra, hogy a HIOP-os rendszernél az energiaveszteség kevesebb, ezáltal a panelekből nagyobb hatékonyságot tudnak kihozni a tervezők.

„Úgy gondoljuk, hogy a napelemek hatékonyságát megduplázhatjuk.” mondta Prakriti P. Joshi, Zhu egyik Ph.D. hallgatója, aki közreműködött a professzor tanulmányában.

„Ez azért is izgalmas,” mondta Zhu „mert ezáltal a felfedezés által egy új, nagy terület nyílik meg a mérnöki szakmában. Ez azt is mutatja, hogy képesek leszünk sokkal nagyobb hatásfokú paneleket létrehozni, mint valaha gondoltuk volna.”

Mitől ilyen effektív a HIOP-os rendszer?

A kutatók felfedezték, hogy ugyan az a mechanizmus, ami lelassítja az elektron energia hűtését, megvédi az elektronokat az ütközési hibáktól.

A napelemek perovszkitos bevonata azzal a tulajdonsággal ruházza fel a napelemeket, hogy félvezetőként funkcionálhassanak bármilyen hőmérsékleten, ezáltal kiküszöbölhetők a hőmérsékletváltozásból adódó viselkedési hibák.

Hátrányuk, hogy a Hiop-os panelek ólmot tartalmaznak és vízben oldódnak, ezáltal képesek a napelemek feloldódni és beszivárogni a környezetbe, ha nincsenek kellően védve a környezeti hatásoktól.

Zhu úgy gondolja, hogy ez a probléma kiküszöbölhető, mert a tudósok manapság már képesek olyan anyagok előállítására, amelyek képesek utánozni ezeket az anyagokat, környezetbarát megoldásokkal.

Ahogy Zhu fogalmazott:

„Most az lesz a feladatunk, hogy olyan anyagokat hozzunk létre, amik környezet kímélők és ezáltal megoldják a fennálló problémát. Ez a fejlesztés egy új területet is nyithat a tudományban azok számára, akik szeretnének napelem-alkalmas anyagokat létrehozni.”

Te megteszed a következő lépést?

Amint olvashattad, a napelemek világában egyfolytában áttörő fejlesztéseket érnek el a tudósok.

Mivel a világon egyre nagyobb az igény a tiszta-energiára, így a kutatók is azon dolgoznak, hogy minél hatékonyabb és hosszútávon fenntartható technológiákat készítsenek.

Manapság már minden háztartás számára elérhető közelségben van ez a környezetbarát, új technológia.

Kezdj el spórolni már most, hogy biztosíthasd családi házad áramellátását napelemekkel.

A döntés a te kezedben van.

Élsz vele?