Minden eddiginél olcsóbb és hatékonyabb napelemek jönnek

Hamarosan még jobban rájár a rúd a gazdaságukat fosszilis energiaforrásokra és főleg azok exportjára alapozó államokra, hiszen az olyan megújulók, mint a napelemek az évtizedekkel ezelőtti jóslatoknak megfelelően egyre szélesebb közönség számára elérhető, de jóval nagyobb tempóban is esik az áruk, mint arra akár 20 évvel ezelőtt számítani lehetett. Ez a helyzet még tovább fokozódhat, ha sikerül piacra juttatni a Toledói Egyetem által vezetett kutatás eredményét. A Science-ben közölt tanulmányból vastagon kivette a részét a Washingtoni, a Torontói és a Northwestern Egyetem, valamint a Svájci Szövetségi Anyagtudományi és Technológiai Laboratórium.

A nemzetközi kutatócsoport fizikusainak sikerült leküzdeniük egy jelentős akadályt, ami eddig a halogenid-perovszkitokkal létrehozott napelemek kereskedelmi forgalomba hozatalának útjában állt. Ez az anyagosztály a szilícium olcsóbb és nagyobb hatásfokú helyettesítését ígéri.

„A perovszkit napelemek új utat nyitnak a napenergia költségeinek csökkentése felé, mivel nagy teljesítmény-átalakítási hatásfokkal és alacsony előállítási költséggel rendelkeznek” – nyilatkozta a Toledói Egyetem fizikaprofesszora. Dr. Yanfa Yan hozzáfűzte: ahhoz, hogy ezt kijelenthessék, meg kellett bizonyosodniuk arról, hogy a feltörekvő napelemtechnológia kültéri működés közben ia kellően tartós, hiszen évtizedekig kell fennmaradnia a szabadban – mindenféle időjárási és hőmérsékleti viszonyok között, anélkül, hogy korrodálódna vagy tönkremenne. „Ez a kihívás többé nem jelent akadályt a perovszkit napelemekben rejlő lehetőségek kiaknázása előtt, mivel az úttörő munkánk javította az eszköz stabilitását.”

A csapat a kutatások során azonosított egy olyan vegyületet, ami növeli a tapadást és a mechanikai szívósságot. Az ezzel az anyaggal kezelt perovszkit napelemek megőrizték a nagy teljesítmény-átalakítási hatékonyságot, és kiváló tartósságot mutattak egy 3500 órán át tartó, szimulált üzemidő-kísérletben, amely során folyamatos napsugárzásnak tették ki. A kültéri napfénynek megfelelő behatás egyértelművé tette, hogy „a foszfin-tartalmú Lewis-bázis molekulák erősen kötődnek a perovszkit felületéhez, és nagyon kedvező hatásokat gyakorolnak a perovszkitfilm, illetve az azzal bevont napelemek minőségére” – fejtegette a professzor. Az ehhez használt DPPP, vagyis 1,3-bisz(difenil-foszfino)-propán egy alacsony költségű és könnyen hozzáférhető, kereskedelmi forgalomban elérhető termék, íga kiválóan alkalmassá perovszkit napelemek gyártására és kereskedelmi forgalomba hozására.

A kutatók szerint a következő lépés a technológia előremozdítása érdekében az, hogy az eredményeiket perovszkitpanelek stabilizálására használják, mert a benne rejlő lehetőségek további kiaknázása „kulcsfontosságú prioritás a világgazdaság folyamatban lévő szén-dioxid-mentesítéséhez” – szögezte le Dr. Chongwen Li, a tanulmány fő szerzője. A tudós jelezte, hogy a sikeres demonstráció után készen állnak a perovszkit napelemek stabilitásának javítására és skálázására, majd a tömeggyártás alapjául szolgáló prototípus elkészítéséra.

Gábor János