Elindult az új Otthonfelújítási program! Minősítsen elő!
Egy új amerikai kutatás szerint egy forradalmi, átlátszó napelem kikövezheti az utat a napenergiát is szolgáltató ablakok előtt. A tervezők szerint ezek 30 év múlva is 80%-os hatékonysággal működnének. Persze, még nem holnap.
„A napenergia a legolcsóbb energiaforma, amelyet az emberiség az ipari forradalom óta valaha is termelt” – mondja Stephen Forrest, a Michigani Egyetem villamosmérnök professzora, a kutatás vezetője. „Az ablakokon használt ilyen eszközökkel az épület valóságos erőművé válik.”
Bár a szilícium továbbra is a napelemek hatékonyságának királya, sajnos, nem átlátszó. Az ablakbarát napelemek érdekében a kutatók most szerves – vagy szénalapú – anyagokat vizsgálnak. Forrest csapata számára a kihívás annak megakadályozása volt, hogy a hatékony szerves fényátalakító anyagok túl gyorsan elhasználódjanak.
Ezeknek az anyagoknak az erőssége vagy gyengesége azokban a molekulákban rejlik, amelyek a fotogenerált elektronokat az elektródákhoz, a napenergiát felhasználó vagy tároló áramkör belépési pontjaihoz továbbítják. Ezeket az anyagokat általában „nem-fullerén akceptoroknak” nevezik, hogy megkülönböztessék őket a nanoméretű szénhálóból készült robusztusabb, de kevésbé hatékony „fullerén akceptoroktól” (A fullerének az elemi szén mesterséges módosulatai, az akceptorok pedig a félvezetők anyagába kevert, elektron felvételére alkalmas idegen atomok. A Szerk.) A ként tartalmazó nem-fullerén napelemek a szilíciummal vetekedő 18%-os hatásfokot érhetnek el, ám nem tartanak olyan sokáig.
A kutatók azt tűzték ki célul, hogy ezen változtassanak. Kísérletekben kimutatták, hogy a napfényt átalakító anyag védelme nélkül a hatásfok 12 héten belül 1 Nap fényerejének kevesebb mint 40%-ára esett vissza.
A NAPTEJ IS JÓ ÖTLETET ADOTT
A csapat a védetlen napelemek természetét tanulmányozva felismerte, hogy csak néhány helyen kell őket megerősíteni. Először is ki kell zárni az UV-fényt. Ehhez az üveg nap felé néző oldalára egy cink-oxid-réteget – egy gyakori naptej-összetevőt – helyeztek.
Sajnos ez a törékeny fényelnyelőt is lebontja, ezért a csapat pufferként egy IC-SAM nevű, szénalapú anyagból készült réteget, majd a túloldal védelmére egy további réteget adtak hozzá, ezúttal egy focilabda alakú fullerént.
Majd tesztelték új védelmüket különböző intenzitású szimulált napfényben, a tipikus 1-től egészen 27 napnyi fényerőig, és 65,5 Celsius fokig terjedő hőmérsékleten. Végül arra a következtetésre jutottak, hogy a napelemek még 30 év múlva is 80%-os hatékonysággal működnek majd.
A vizsgálat azt vetíti előre, hogy a jövőben ezek az eszközök „egy működő ablakhoz közelednek”, miután lassan meg tudják közelíteni a 60%-os átlátszóságot.
Azon is dolgoznak, hogy a hatékonyságot a félig átlátszó moduloknál elért 10%-ról közelebb hozzák a nagy átlátszóság mellett lehetségesnek tartott 15%-hoz. Mivel az anyagokat folyadékként lehet előállítani, a gyártási költségek várhatóan viszonylag alacsonyak lesznek.
(Forrás: weforum.org/agenda, kezdőkép forrása: Unsplash/Adeolu Eletu)
