Új világrekord: a leghatékonyabb napelem Európában készült
A Svédországban épített réz-indium-gallium-szelenid (CIGS) panel energiaátalakítási hatékonysága egy öt éve fennálló japán világcsúcsot adott át a múltnak és hihetetlen hatékonyságot ígér.
Az új világrekordot az Uppsala Egyetem kutatói állítottak fel: olyan CIGS napelem készült a laborjukban, aminek az energiaátalakítási hatékonysága 23,64 százalék. A svéd intézmény közleménye emlékeztet: az előző rekordot a japán Solar Frontier tartotta, 2019 januárja óta, 23,35 százalékos hatékonysággal.
A megújuló energia technológiák, mint például a napenergia, jelentős lökést kaptak a világ szén-dioxid kibocsátásának csökkentését célzó erőfeszítések miatt. Még a gyártás és telepítés költségeinek csökkenése után is, a napenergia mindössze a globális elektromos energiaigény hat százalékát fedezi. Egyelőre. A kristályos szilícium a leggyakrabban használt napelemtípus, mivel olcsó és hosszú az élettartama, de az ezekkel a napelemekkel elért energiaátalakítási hatékonyság mindössze 22 százalék, ami azt jelenti, hogy nem sikerült kihasználni a Földre érkező napfény legalább 80 százalékát.
A tandem paneleket sokan elengedhetetlen technológiai fejlesztésnek tartják a napelemek terén, hiszen ezek már több mint 30 százalékos energiaátalakítási hatékonyságot is kínálhatnak. Ellenük szól ugyanakkor, hogy a perovszkit-alapú tandemcellák magas gyártási költségei eddig áthidalhatatlan akadálynak bizonyultak ahhoz, hogy teret hódítsanak a piacon.
Így készül a rekorder napelem
A CIGS napelemek különleges típusok, hiszen normál ablaküveget használnak, benne különböző alkotóelemek rétegeivel, amelyek meghatározott funkciókat látnak el. Ezek a rétegek általában rezet, indiumot, galliumot és szelént, továbbá ezüstöt és nátriumot tartalmaznak. A rétegeket a molibdén hátlapréteg és egy átlátszó elülső kapcsolati réteg elé helyezik, majd a CIGS réteget rubídium-fluoriddal kezelik. A nátriumréteg reagál a rubídiumra, hogy egyensúlyt teremtsen, ami lehetővé teszi az elektronok hatékony szétválasztását – következésképp' a napelem hatékonyságának növelését.
Az Uppsala Egyetem kutatói és az első Solar European Technology Center ezekkel a megoldásokkal érte el, hogy a napelemük a lehető legtöbb fényt elnyelje, de közben minél kevesebb energia alakuljon át hővé. Az eredmény az új világrekord, a 23,64 százalékos hatékonyság, amit a Fraunhofer ISE Intézet igazolt.
A CIGS többrétegű szerkezetének létrehozásához a kutatóknak meg kellett érteniük, hogy a különböző összetevők hogyan járulnak hozzá az energiahatékonyság növekedéséhez. Együttműködve más intézményekkel, a csapat nano-XRF (röntgenfluoreszcencia spektroszkópia) elemzést végzett a rétegek kompozíciójáról a lundi Max IV létesítményben. A metszetek tanulmányozásához magas felbontású átviteli elektronmikroszkópiát (TEM) használtak, ami segített átlátni a kristályszemek felépítését és azt, hogy hogyan kapcsolódnak a rétegekhez. Az így kidolgozott legújabb technológia a tulajdonságai miatt alkalmas a tandem napelem alsó részének elkészítéséhez, ami a nagyobb teljesítmény kulcsfontosságú feltételének bizonyult.
Gábor János
Főoldali kép: senivpetro - Freepik
