A szilícium-kalcium-titánérc napelemek teljesen megváltoztatják az energiatermelés hatékonyságát

A szilícium-kalcium-titánérc napelemek teljesen megváltoztatják az energiatermelés hatékonyságátés

A szilícium-félvezető vegyületeken alapuló hagyományos napelemek elméleti maximális hatékonysága 29% a napfény elektromos energiává alakításában. A második perovszkit rétegnek a szilícium alaprétegbe való egyesítése révén azonban a napelemek a közeljövőben meghaladhatják ezt a hatékonysági küszöböt.

A perovskit egyfajta vegyület, amelynek kristályszerkezete megegyezik a kalcium-titán-oxid ásványéval. Ez a rendkívül rugalmas anyag különféle alkalmazásokhoz használható, beleértve az ultrahangos gépeket, tárolóchipeket és napelemeket az energiatermeléshez. A legújabb kutatások azt mutatják, hogy a perovszkit lehet a"titkos fegyver"a napelemipar energiatermelési hatékonyságának új szintre emelése.

A jelenlegi napelem-technológia rohamosan közeledik a legmagasabb hatékonysági szinthez, de még mindig nem éri el a napenergiához, mint a globális felmelegedés elleni küzdelem fontos mérséklő tényezőjéhez szükséges szintet. A tudósok megállapították, hogy a hatékonyságnak meg kell haladnia a 30%-ot, és az új napelemek telepítési arányának tízszer nagyobbnak kell lennie a jelenleginél.

Egy további kalcium-titán-oxid réteg (mindkettő félvezető tulajdonságú) hozzáadásával a szilícium hordozóra növelhető a napfény által felvett energia. A szilíciumréteg a vörös fényben, míg a kalcium-titánréteg a kék fényben rögzíti az elektronokat. Az energiaelnyelő képesség javítása a napenergia összárának csökkenéséhez vezet, ezáltal felgyorsul a napelemek kiépítése és bevezetése.

A tudósok több évet töltöttek a hatékony szilícium-kalcium-titán napelem-technológia fejlesztésével, és úgy tűnik, hogy 2023 fontos mérföldkőnek tűnik ezen a területen. A legújabb kutatási eredmények sikeresen 30% fölé növelték a szilícium-perovszkit sorozatú akkumulátorok hatékonyságát. A fejlődés üteme olyan gyors, hogy ez a technológia hamarosan kereskedelmi termékekben is bemutatja továbbfejlesztett funkcionalitását.

Stefaan De Wolf, a szaúd-arábiai King Abdullah Tudományos és Technológiai Egyetem anyagtudományi és mérnöki professzora úgy véli, hogy 2023-ban a napelem-technológia területe jelentős előrelépést hoz. De Wolf csapata 33,7%-os hatékonysági szintet ért el a szilícium-perovszkit napelemekben, de munkájuk részleteit még közzé kell tenni tudományos folyóiratokban.Egy másik kutatócsoport, Steve Albrecht, a németországi Helmholtz Berlin Anyag- és Energiaközpont munkatársa által a közelmúltban publikált egy tanulmányt egy sorozatba kapcsolt szilícium-perovszkit akkumulátorról, amely akár 32,5%-os teljesítményátalakítási hatékonyságot is elérhet. A svájci Lausanne-i École Polytechnique Fédérale de Lausanne-tól Xin Yu Chin vezette harmadik csoport bebizonyította, hogy a sorozat akkumulátorának hatékonysága eléri a 31,25%-ot."a nagy hatékonyság és az alacsony gyártási költségek lehetősége".

De Wolf kijelentette, hogy a 30%-os energiaküszöb túllépése növeli az emberek bizalmát"nagy teljesítményű, alacsony költségű fotovoltaikus energiatermelés kerülhet piacra". 2022-re a napenergia-termelő kapacitás eléri az 1,2 terawatt (TW), és 2050-re legalább 75 TW-ra kell növelni a globális felmelegedés és az üvegházhatású gázok kibocsátása okozta legkatasztrófálisabb helyzet enyhítése érdekében.