Egy kutatócsoportnak több mint 15 éves munka gyümölcseként sikerült elérnie az eddig elérhetetlennek hitt eredményt, ami kb. megháromszorozza a ma kereskedelmi forgalomban lévő legjobb napelemek hatékonyságát is.
A madridi Complutense Egyetem kutatói alkottak meg egy olyan napelemet, ami gallium-foszfid és titán felhasználásával elméletileg akár 60 százalékos energiaátalakítási hatékonyságot is elérhet. Ez többszöröse bármely ma használ napelem képességeinek, így alaposan átalakulhat miatta az energiaipar és segíthet növelni a megújuló energiaforrások iránti globális igényt.
A tudósok által kifejlesztett köztes sávú (IB) napelem 550 nm-es hullámhossz felett képes energiát hasznosítani – áll a témáról közzétett tanulmányban. Ez az áttörés azért nagyon jelentős, mert egy hagyományos, szilíciumalapú napelem a rá eső napfénynek csupán egy részét képesek elektromos árammá alakítani, a maradék energia hő formájában elvész. A napelemek hatékonyságát eddig a Shockley-Queisser (SQ) határ korlátozta, ami a napfényből nyert energia elméleti felső határát adja meg, egy adott anyag esetében. A szilíciumnál ez az elméleti határ 33,7 százalék, ami azt jelenti, hogy a legjobb minőségű szilíciumalapú napelemek sem képesek hasznosítani a napfény több mint kétharmadát.
A madridi kutatók, Javier Olea Ariza professzor vezetésével 15 évig kísérleteztek olyan új anyagokkal, amelyek magasabb energiaátalakítási hatékonyságot biztosíthatnak. A gallium-foszfid és a titán kombinációja révén sikerült kifejleszteniük egy egyelőre csupán egy négyzetcentiméteres napelemet, amelynek elnyelő rétege kevesebb mint 50 nm vastag. Mérésekkel igazolták, hogy az eszköz a nagy hullámhosszúságú fényt (különösen 550 nm felett) sokkal hatékonyabban képes elnyelni. Ennek oka valószínűleg a titán felhasználása, ami jelentős fényelnyelést tesz elérhetővé.
A számítások alapján a cella hatékonysága akár a 60 százalékot is elérheti, ami az iparág számára hatalmas előrelépést jelenthet.
Bár a tudósoknak sikerült létrehozniuk az első működő prototípust, a készülékük hatékonysága egyelőre messze elmarad a várttól. Ahhoz, hogy a technológia elérje a kereskedelmi forgalomba lépésre alkalmas szintet, még rengeteg fejlesztésre és finomhangolásra van szükség. Ariza és csapata első lépésként szeretné tovább javítani a napelem hatékonyságát, illetve megoldani a szerkezeti problémákat, különösen a titán beépítésének módjával kapcsolatban. Mindezek ismeretében elég valószínű, hogy még éveket kell várni a piacra kerüléséig, de az már most biztos, hogy bármely ma használt napelem hatékonysági korlátait legyőzi.
A kutatók úgy vélik, ha sikerül továbbfejleszteni az eszközt, akkor ez az innováció alapjaiban változtathatja meg a napenergia hasznosításának módját. A jövő napelemei nemcsak hatékonyabbak lesznek, de kisebb területen is több energiát tudnak majd termelni, ami fontos lépés lehet az emberiség energiaszükségleteinek kielégítésében.
Címlapkép: Freepik
Normalizálódott a magyarországi villamosenergia-rendszer erőművi teljesítménye, ezért a MAVIR Magyar Villamosenergia-ipari Átviteli Rendszerirányító Zrt. visszavonta a krízishelyzet besorolást.