A szilíciumalapú hagyományos napelemeknél jóval nagyobb hatásfokot ígérnek a perovszkit kristályokon alapuló megoldások. Az anyagot nagyjából egy éve sikerült stabilizálni, azóta sorra érkeznek a korábbi hatékonysági rekordok megdöntéséről szóló hírek.
Újabb hatékonysági rekord született perovszkitkristályokon alapuló napelemekkel
A szilíciumalapú hagyományos napelemek hatékonysága legfeljebb 27–29 százalékos lehet. Régtől dolgoznak azon a tudósok, hogy sikerüljön emelni ezt a szintet. Most úgy tűnik, ez lehetővé vált a perovszkit kristályok segítségével.
Az előző hónapokban három kutatócsoport közül az egyik 31,25, a második 32,5, a harmadik pedig 33,5 százalékos hatékonyságot ért el úgynevezett tandem napelemekkel. Azonban a napokban újabb rekordról számolt be az Interesting Engineering.
A 32,5 százalékkal eddigi rekorder LONGi kínai gyártó újabb előrelépést könyvelhetett el az előző hetekben. A szilícium-perovszkites megoldása 33,9 százalékos hatékonyságáról számolt be, és ezt amerikai szakemberek is tanúsították.
A szilícumalapú-perovszkit napelemek elméleti maximális hatásfoka 43 százalék. A perovszkit – hasonlóan a szilíciumhoz – egy félvezető, azonban képes elnyelni és elektromos energiává alakítani a látható spektrum kék fényét is. Ezért léphetik át a 30 százalékos hatékonyságot a perovszkit kristályt a vörös fényt elnyelő szilíciummal együttesen használó napelemek.
Az év elején sikerült stabilizálni az anyagot
Azonban az új technológiát hasznosító napelempanelek új gyártási megoldásokat igényelnek. A hagyományos 15x15 centiméteres napelempanelekkel szemben, a tandemcellák általában 1x1 centisek. Emellett a szilícium kristályokból álló napelemek előállítása többlépcsős, és különösen sok energiát vesz igénybe, ami feljebb nyomja az árát.
De más oka is van, hogy nem terjedt el a perovszkiten alapuló technológia korábban. A perovszkites napelemeket a feltalálásuk, azaz 2009 óta folyamatosan fejlesztik. Először tavaly sikerült átlépniük a 30 százalékos hatékonysági határt. Ezek a kristályok meglehetősen instabilak, ami miatt eddig nem terjedtek el az azokkal készült napelempanelek a piacon.
A svájci Lausanne-i Egyetem (EPFL) tudósainak csak 2022 végén sikerült megnövelniük a perovszkit stabilitását és hatékonyságát. A Jule című tudományos folyóiratban megjelent tanulmányukban leírják, az áttörés azután jött, miután a kristályokat két alkil-ammónium modulátorral kezelték.
A kutatók 250 és 1200 órán keresztül tesztelték az új eljárással készült paneleket. Akkor derült ki, hogy a fejlesztett modulátorok akkora mértékben kompenzálják az energiaveszteséget, hogy egyúttal megnövelik a napelemek általános teljesítményét is.
