Az Oxfordi Egyetem tudósai olyan napelemet fejlesztettek ki, amely nagyon vékony, nagyon rugalmas és ugyanolyan erős, mint egy hagyományos napelem – anélkül, hogy szilíciumot tartalmazna. Bármilyen tárgyon – legyen az hátizsák, autó vagy okostelefon – alkalmazható.
Az Oxfordi Egyetem Fizika Tanszékének kutatócsoportja egy új, perovszkitokon alapuló tandem napelemet (más néven egymásra épülő vagy többszörös átmenetű cellát) fejlesztett ki. Ez „elég vékony és rugalmas ahhoz, hogy szinte bármilyen épület vagy használati tárgy felületére fel lehessen helyezni” – olvasható az egyetem közleményében. Alig több mint 1 µm vastagságával majdnem 150-szer vékonyabb, mint egy szilíciumszelet, ezért „szinte bármilyen felületen alkalmazható”. Az egyetem a napelemes kutatásairól ismert, és a perovszkitokat nagyrészt ott fejlesztették ki. „Az egymásra épített vagy többszörös elágazású megközelítéssel végzett kísérleteink mindössze öt éve alatt az energiaátalakítási hatékonyságot 6% körüli értékről 27% fölé növeltük, ami közel van az egyrétegű fotovoltaika mai határaihoz” – mondta Shuaifeng Hu posztdoktori kutató. Ezt a 27%-ot most a japán National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST) is igazolta; az egyetem szerint még az idén közzéteszik az erről szóló tudományos tanulmányt.
A tandem napelemek jó hatásfokkal, ostyavékonyan is elérhetőek
Hu annak a Henry Snaith-nek a csapatában dolgozik, aki a megújuló energia professzora és az oxfordi napenergia-kutatás vezetője, és aki 2010-ben megalapította az Oxford PV-t. Az Oxford PV is tandem napelemeket használ, de ezek perovszkit-szilícium kompozitból készülnek, amelyet német kutatóintézetekben, például a Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems (ISE) és a Baden-Württemberg-i Napenergia- és Hidrogénkutató Központ (ZSW) is kutatnak és fejlesztenek. Az oxfordi új technológia nem tartalmaz szilíciumot, és három egymásra helyezett rétegből áll. Ezek mindegyike az optikai spektrum különböző területeit nyeli el. Így a teljes cella hatásfoka elvileg jelentősen megnövelhető az egyrétegű cellákhoz képest – a ma általánosan használt szilícium napelemek csak egy aktív réteggel rendelkeznek. A szilíciummentes tandemcellák azonban nem újdonságok. Már régóta léteznek. A tandemcellák már évtizedek óta forgalomban vannak, és olyan alkalmazásokban használják őket, mint például a műholdak energiaellátására szolgáló napelemek. A három GaInP, GaInAs és Ge rétegből álló tandem napelemeket erre a célra használják. A gyakorlatban 40% feletti hatásfokot lehet elérni.
A sokféle felületen elhelyezett napelemek felgyorsíthatják a napenergia bővülését
Az oxfordi „csavar” a rugalmasság, beleértve a kifejezett napelem nélküliséget, valamint a bevonatos gyártási folyamatot. „A bevonatként felhordható új anyagok használatával megmutattuk, hogy a szilíciumot utánozhatjuk és felülmúlhatjuk, miközben rugalmasságot nyerünk. Ez azért fontos, mert több napenergiát ígér anélkül, hogy annyi szilíciumalapú panelre vagy célzottan épített napelemparkra lenne szükség” – mondta Junke Wang, Hu-hoz hasonlóan az Oxfordi Egyetem Fizika Tanszékének posztdoktori kutatója.
A kutatók úgy vélik, hogy megközelítésük tovább csökkentheti a napenergia költségeit, mivel az új anyagok, például a vékony perovszkitrétegek csökkenthetik a szilíciumpanelek és a célzottan épített naperőművek szükségességét. „El tudjuk képzelni, hogy a perovszkit bevonatokat szélesebb típusú felületeken alkalmazzák olcsó napenergia előállítására, például autók és épületek tetején, vagy akár a mobiltelefonok hátoldalán” – tette hozzá Wang.
Kép: Oxford University
