A legtöbb napelemben a napfényt elektromos árammá alakító fotovoltaikus cellák szilíciumból készülnek. A szilíciumkristályokból álló napelemek előállítása azonban sok energiát igényel, és többlépcsős gyártási folyamat során tudják csak előállítani, ezért viszonylag drágák.

A szilíciumnak ugyanakkor van egy alternatívája, ami nemcsak a költségeket csökkentheti, de a panel hatékonyságát is növelheti. Ez a vegyes halogenid tartalmú perovszkit, ami ideális kristályként szolgálhat a napelemekhez.

A perovszkit napelemeket még 2009-ben találták fel, azóta pedig folyamatosan fejlesztik a tudósok, hogy kiválthassák vele a szilíciumalapú technológiát. Ezen a téren már sikerült is több áttörést elérni: 2022-ben először megközelítették, majd át is lépték a szilícium-perovszkit napelemekkel a 30 százalékos hatékonysági álomhatárt.

Fontos rekord született, csökkenhet a napelemek ára

Az amerikai Princeton Egyetem kutatóinak sikerült egy olyan perovszkitos napelemet készíteniük, ami 30 évig is bírja a strapát.

Csakhogy a perovszkit és a vegyes halogenid tartalmú perovszkit kristályok nagyon instabilak, ezért a piacot még mindig a szilícium napelemek uralják. Ennek azonban hamarosan vége lehet, hála a svájci Lausanne-i Egyetem (EPFL) tudósainak. A kutatók egy olyan megoldást dolgoztak ki, ami növelheti a perovszkit stabilitását és hatékonyságát is.

Az Interesting Engineering szerint a vegyes halogenid tartalmú perovszkitokkal az a probléma, hogy az anyag energiasávjai közti rés nagy. Az elektronok viszont csak akkor tudnak egyik sávból a másikba mozogni, ha azok a sávok szűkek. Így könnyen el tudnak jutni az elektródákhoz, hogy áramot termeljenek. Szintén probléma, hogy a napfény a halogenidek szétválását is okozhatja a vegyes halogenid-perovszkitban, ami szintén negatívan hat a hatékonyságra.

A kutatók szerint a perovszkitot és szilíciumot egyaránt tartalmazó napelemeket – az úgynevezett tandem napelemeket – még jobban érinti ez a probléma.

Úgy néz ki, megtalálták a megoldást az olcsó napelemek gyártásának Achilles-sarkára

Brit és japán kutatók a napelemkészítéshez használt olcsó alternatívát, a perovszkitot vizsgálták, hogy megértsék: mik azok a problémák, amik kijavításával növelhető ezek tartóssága.

A Jule című tudományos folyóiratban megjelent új tanulmány ezeket a problémákat küszöböli ki. A svájci kutatók szerint ha a perovszkitkristályokat két alkil-ammónium modulátorral kezelik, azzal megakadályozhatják a halogenidek szétválását.

A kutatók két ilyen kezelt panelt teszteltek 1200 és 250 órán keresztül. Kiderült, a modulátorok képesek voltak olyan mértékben kompenzálni a széles sávközökből származó energiaveszteséget, hogy azzal a napelemek általános teljesítménye is megnőtt.

Az eredmény azért is fontos, mert így sokkal közelebb kerülhetünk ahhoz, hogy a jelenleginél olcsóbb és hatékonyabb napelemek készüljenek.

Ha máskor is tudni szeretne hasonló dolgokról, lájkolja a HVG Tech rovatának Facebook-oldalát.