A németországi Brandenburg an der Havel külvárosában található egy gyár, amely azt ígéri, hogy forradalmasítja a napenergia jövőjét. Ott a brit Oxford PV cég napelemeket gyárt, amelyek használnak perovszkitek, egy olyan anyag, amelyet sokan kulcsfontosságúnak tartanak a napenergia jövője szempontjából. Ezek a cellák egy új típusú, perovszkit alapú technológiát képviselnek, amely megváltoztathatja a megújuló energiák világát.
Napelemes technológiai gyár
Az oxfordi fotovillamos gyárat nyugodt vidék veszi körül, de belül olyan innovációkat fejlesztenek ki, amelyek átalakíthatják a napenergia-termelést. Chris Case, a vállalat technológiai igazgatója úgy írja le a helyet, mint „legmélyebb vágyaim megvalósítását”.
Az Oxford PV más cégekkel, például a QCells-szel együtt a perovszkit technológiában bízott. Ez a viszonylag olcsó és könnyen beszerezhető fotovoltaikus anyag nagy lehetőségeket mutatott a napelemek hatékonyságának javításában. Valójában a jövő évben várhatóan a perovszkit-szilícium elemekkel ellátott, kereskedelmi forgalomban kapható napelemek piacra kerülnek.
Ami az ezen a területen tevékenykedő többi vállalatot illeti, a Hanwha QCells bejelentette, hogy 100 millió dollárt szándékozik befektetni egy szilíciumot és perovszkitot integráló tandem napelemek gyártósorába, amely technológia 2024 végén lesz működőképes. Ez azt mutatja, hogy a nagy márkák fogadnak. erősen foglalkozik ezzel az innovációval.
Egy új típusú napelem perovskit technológiával
A perovszkittal készült napelemekben az a lenyűgöző, hogy a hagyományos szilícium cellákhoz képest nagyobb mennyiségű napfényt képesek felfogni. Mindkét anyag integrálásával, az ún tandem napelemek, a teljes energiaátalakítási hatásfok növelhető. Míg a szilícium napelemek önmagukban akár 26%-os hatékonyságot is elérhetnek, a perovszkit tandemcellák könnyen túllépik ezt a határt, és akár 31,6%-ot is elérhetnek, amint azt a Fraunhofer Intézet nemrégiben kimutatta.
A tandemcellák előnye, hogy a naphullámhosszak nagyobb tartományát rögzítik. Ez akár 20%-kal nagyobb energiatermelést tesz lehetővé a hagyományos szilícium cellákhoz képest. A perovszkit kezdeti költsége azonban továbbra is kihívást jelent, bár a technológia támogatói megjegyzik, hogy sűrű városi területeken vagy ipari komplexumokban, ahol korlátozott a terület, a megnövekedett villamosenergia-termelés gyorsan ellensúlyozza a többletköltségeket.
Az új típusú perovszkit napelem hatása
Ennek a technológiának a hatása jelentős. A szilícium cellákkal ellentétben a perovszkit cellák sokkal alacsonyabb hőmérsékleten állíthatók elő, csökkentve a gyártási költségeket. Ráadásul rugalmasabbak és könnyebbek, változatosabb felületekre, például erkélyekre vagy akár ablakkeretekre is felvihetők.
A napenergia piacán várhatóan akár 75 terawatt (TW) teljesítmény 2050-re telepítve a jelenlegi 1,2 TW-hoz képest. A perovskitok fejlődése ellenére a kihívás továbbra is a tartósságuk marad. Ennek ellenére fontos előrelépések az anyagok és felületkezelések terén, mint pl passziváció, jelentősen javítják hosszú távú stabilitásukat.
A kutatók például azt találták, hogy az aminoszilánokkal történő passziválás javíthatja a perovszkit sejtek hatékonyságát és működési stabilitását. Ezeknek a kezeléseknek köszönhetően extrém körülmények között is sikerült 95 óra használat után az eredeti hatékonyság akár 1.500%-át is megtartani.
Rekordok a hatékonyságban
A perovskit napelemek nagyon gyorsan fejlődtek. Míg 2009-ben még alig tudták a napfény 3,8%-át energiává alakítani, addig a jelenlegi verziók már 26,1%-os hatásfokot érnek el, a szilíciummal tandem formájukban pedig akár 31,6%-ot is, amint azt korábban említettük.
Ezenkívül a világ néhány laboratóriuma e sejtek még fejlettebb változatait, például sejteket vizsgálja perovszkit-perovszkit tandem, amelyek teljesen elhagyják a szilíciumot, és amelyek már 28,49%-os hatékonyságot értek el. Miközben ezek a változatok még fejlesztés alatt állnak, még nagyobb energiatermelés lehetőségét kínálják, köszönhetően annak, hogy a szilíciumnál jóval olcsóbb anyagokkal képesek megragadni a napenergia spektrumának különböző részeit.
Gyakorlatilag ezek az előrelépések nemcsak a napelemek hagyományos korlátait feszegetik, hanem csökkenthetik e technológiák összköltségét, elérhetőbbé és rugalmasabbá téve őket az alkalmazások széles körében. Ez kulcsfontosságú a napenergia tömeges elterjedésében világszerte.
Mindezekkel az újításokkal, bár vannak még megoldásra váró kihívások, mint például a páratartalom vagy a hő okozta leromlás, a perovszkit úton van afelé, hogy valódi forradalmat generáljon a megújuló energiaiparban. Ha a tartósság terén elért fejlődés eléri a hatékonyságot, a perovszkitek valószínűleg felülmúlják a jelenlegi technológiákat, és gyökeresen megváltoztatják a világ napenergia-fogyasztását.
Mivel ez a technológia folyamatosan rekordokat döntöget, nem kétséges, hogy a napenergia új korszakának küszöbén állunk, egy olyan korszak küszöbén, ahol a tiszta energia hatékonyabb, elérhetőbb és életképesebb lesz, mint valaha.