Éjszaka is működő napelemek, és 30%-os teljesítmény? Mit hozhat még a napelemek jövője?

Éjszaka is működő napelemek, és 30%-os teljesítmény? Mit hozhat még a napelemek jövője?

Charles Fritts neve talán kevéssé cseng ismerősen a jelentős többség számára, elég annyit tudni róla, hogy egy, főként a 19. században élt amerikai feltaláló volt.

1883-ban ő készítette el az első, mai értelemben vett napelemet: munkája során félvezető szelént vont be vékony, csaknem áttetsző aranyfilmmel, így volt képes áramot előállítani.

A technológia hatékonysága körülbelül 1%-ot ért el, tehát bár tudományos értelemben áttörésről beszélhetünk, nehezen lehetett elképzelni, hogy idővel kiválthatja a hagyományos, nem megújuló energiaforrásokon alapuló termelést.

A jelenleg forgalomban lévő panelek már 20% körüli hatásfokkal üzemelnek, ennek köszönhetően pedig a telepítés költségei immáron egy évtized alatt is megtérülnek.

A fejlődés – szerencsénkre – töretlen ezen a területen is: az alábbiakban három fontos, jelenleg kísérleti stádiumban lévő újítással fogunk foglalkozni, melyek a jövőben forradalmasíthatják a napenergia hasznosítását.

Éjszakai áramtermelés?

Éjszakai áramtermelés?

Jelenleg a folyamatos energiaellátást a kétirányú hálózati csatlakozás, vagy szigetüzemű rendszer esetén a napközben előállított és tárolt többlet biztosítja háztartásunk számára, azonban az elkövetkező években elérhető lehet a napfénymentes időszakokban is az energiaprodukció!

Jeremy Munday, a Kaliforniai Egyetem Elektro- és Számítástechnikai Mérnöki karának kutatója egy korábbi elgondolást továbbfejlesztve olyan egyedi prototípust fejlesztett, amely képes az éjjeli órák folyamán is 50 W energiát generálni négyzetméterenként.

Az úgynevezett „fordított napelem” hasonló elven működik, mint hagyományos társai, azzal a különbséggel, hogy míg a piacon lévő panelek a napfény töltéssel rendelkező részecskéinek hatása nyomán létrejött feszültséget hasznosítják, az újdonság a napközben felmelegedett tárgyak éjszaka leadott hője által keletkezett energiát alakítja át elektromos töltéssé.

Mindehhez a panelek gyártása során a sztenderdtől eltérő anyagokat kell használni, azonban a működési alapelv azonos a jelenleg használt napelemekével.

Természetesen az új technológia nappal is üzemképes, de kizárólag akkor, ha a felhasználó biztosítani tudja a közvetlen besugárzástól való védettséget.

Az innováció tehát a nap 24 órájában munkára bírható, továbbá megteremthető lehet általa a jövőben az egyensúly az energiahálózat éjszakai és nappali időszaka között.

Árajánlatkérés itt!

30%? Újabb mérföldkőhöz közelítünk

A Helmholtz Zentrum Berlin (HZB) kutatói kifejlesztettek egy perovszkit / szilícium hibrid napelemet, amelynek segítségével karnyújtásnyi közelségbe került a 30%-os hatékonysági ráta, amely komoly áttörést jelenthet az iparágban.

Az úgynevezett „tandemtechnológia” révén a kutatócsoport tagjai a 35%-ot sem tartják elképzelhetetlennek!

Összevetésképpen érdemes tudni, hogy a jelenlegi monokristályos (szilícium alapú) elemek laboratóriumi körülmények között 27,6%-os csúcsteljesítményre voltak képesek eddig, míg a polikristályos technológiát használva 23,3% volt a rekorderedmény.

De mennyi a világcsúcs?

De mennyi a világcsúcs?

A Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE (röviden Fraunhofer ISE) freiburgi intézete is megerősítette és hitelesítette az új világrekordot, miszerint egy mindössze 1 négyzetcentiméteres, laboratóriumi technikával előállított perovszkit / szilícium cella 29,15%-os hatékonysággal volt képes üzemelni.

A perovszkit 2013 körül került a figyelem fókuszába, illetve a napelem-technológia komponensei közé.

A perovszkit nevezetű kristály vastagsága a hagyományos panelekben használt szilíciumnak kis hányada, a fejlesztéseknek köszönhetően mégis képes arra, hogy hatékonyságát tekintve felvegye a versenyt a régebb óta használt anyaggal.

A hagyományos, szilíciumkristályos panelekhez képest a szilícium- és perovszkitréteget is tartalmazó napelemek magasabb teljesítőképességének kulcsa az, hogy míg az előbbiek a napfény vörös tartományába tartozó hullámhosszát tudják hasznosítani, addig a hibrid technológia a perovszkit tulajdonságainak révén képes a kék tartományának sugárzását is munkára fogni az energiatermelés érdekében.

A kutatók szerint a kifejlesztett gyártási folyamat alkalmas lehet nagyobb felületek létrehozására is, illetve az ún. vákumos lerakási eljárással folytatott kezdeti kíséretek is ígéretesnek bizonyultak.

A siker túlnyomórészt annak volt köszönhető, hogy a HZB a Kaunasi Műszaki Egyetemmel együttműködve egy új, speciális elektródaréteget fejlesztett.

A kutatómunka eredményeképpen tökéletesítették a perovszkit-ötvözet összetételét, ezáltal pedig többek között sikerült növelniük a stabilitást is, amely eddig a gyenge pontja volt a technológiának.

Árajánlatkérés itt!

Így segít a mesterséges intelligencia

Így segít a mesterséges intelligencia

A tudósok tehát gőzerővel dolgoznak a napelem rendszerek tökéletesítésén, azonban a fejlesztéseket nem kizárólag a saját tapasztalataikra, kutatási eredményeikre bízták: gépi tanulásra képes szoftveres algoritmusukat 2000 tudományos publikációból előszűrt, 333 adatgyűjtési pontra szabadították rá.

A számítógép pedig olyan következtetésekre jutott, illetve olyan anyagtani megoldásokat javasolt, amelyek jobban megközelíthetik a napelemek hatásfokának fizikai korlátját, mint amennyire eddig, emberi aggyal képesek voltunk.

Úgyszintén a gépi tanulástól vár új megoldásokat, de ezúttal nem a kristályos, hanem a vékonyrétegű napelem-technológiában egy másik amerikai kutatócsoport.

A három egyetem delegáltjaiból álló, az Egyesült Államok energiaügyi minisztériuma által is támogatott csapat projektje azért kiemelten fontos, mert bár a vékonyfilm-napelemek nem versenyezhetnek a kristályos napelemekkel a hatásfokukat tekintve, számos praktikus okból kifolyólag (felületekre rádolgozhatóság, hajlíthatóság, áttetszőség), a piac kifejezetten várja ezeket a változatos módon alkalmazható napenergia-hasznosító anyagokat.

Párhuzamos kutatások

Párhuzamos kutatások

A fejlesztés azonban nemcsak az USA-ban, hanem tőlünk keletre is zajlik: egy kínai, szintén három egyetem által létrehozott projektben szerves anyagokon alapuló vékonyfilm-napelemek anyagaival összefüggő kutatás folyik, ugyancsak a számítógépes tanulás lehetőségeinek bevonásával.

Az ázsiai algoritmus 1700 tudományos publikáció adatait elemzi jelenleg, és próbál az analízis által új tanácsokat adni hatékonyabb, olcsóbban gyártható új vékonyrétegű napelemek előállításához.

Az innováció tehát szüntelen, sőt a mesterséges intelligencia szolgálatba állításával eddig soha nem látott méreteket öltött.

Közös, jól felfogott érdekünk, hogy a bolygó lakóiként ne kizsigereljük az élőhelyünket, hanem békében éljünk együtt környezetünkkel, erőforrásainkkal.

Tégy Te is egy lépést ebbe az irányba, kérj árajánlatot első kézből, szakértőktől!

Ajánlatkérő űrlap

Az adatvédelmi tájékoztatót megismertem és az abban foglaltakat elfogadom.

Kérdésed van?
Tedd fel nekünk itt!
Az adatvédelmi tájékoztatót megismertem és az abban foglaltakat elfogadom.