Világrekord: elképesztő hatékonyságot ért el egy új, hajlékony napelemes technológia

A Szingapúri Napenergia Kutatóintézet (Solar Energy Research Institute of Singapore, SERIS) tudósai új világrekordot állítottak fel a rugalmas napelemek hatékonyságában. A kutatócsoport 26,4%-os, függetlenül hitelesített energiaátalakítási hatékonyságot ért el egy tandem elrendezésű, ultravékony napelemes cellával – ezzel jelenleg ez a leghatékonyabb ilyen típusú napelem a világon.

A technológia nemcsak kiemelkedően hatékony, hanem rendkívül könnyű és hajlékony is, így megoldást kínál arra a régi problémára, hogyan lehet napenergiát hasznosítani szokatlan felületeken, például ruházaton vagy drónokon – írja az Interesting Engineering.

A kutatók szerint a perovszkit– és szerves félvezetők jól hangolható sávszélességet kínálnak, ami lehetővé teszi a tandem cellák számára, hogy elérjék az elméleti maximumhoz közeli hatékonysági szinteket.

A legnagyobb kihívás azonban eddig a hatékony infravörös (NIR) fényelnyelő vékonyfilmek hiánya volt – ezek nélkül a perovszkit-szerves tandem cellák elmaradtak más kialakításoktól.

A Szingapúri Napenergia Kutatóintézet (SERIS) tudósai új világrekordot állítottak fel a rugalmas napelemek hatékonyságában. (Fotó: SERIS)

Perovszkit és infravörös kombináció: áttörés a tandem kialakításban

A most bemutatott megoldás két speciális réteg „tandem” elrendezésével dolgozik. A felső réteg egy perovszkit-alapú anyagból készült, amely kiválóan elnyeli a látható fényt, míg az igazi innováció a kutatók által fejlesztett új szerves alsó réteg. Ez a réteg egy egyedi molekulát, a P2EH-1V-t tartalmazza, amely rendkívül hatékonyan hasznosítja a napfény közeli infravörös tartományát – egy olyan spektrumot, amelyet más napelem-technológiák többnyire figyelmen kívül hagynak.

A fejlesztők gyors spektroszkópiai és fizikai elemzésekkel igazolták, hogy az új kialakítás képes hatékonyan összegyűjteni a szabad töltéshordozókat, miközben minimális energiaveszteséget okoz. A laboratóriumi mérések szerint a cellák még jobb teljesítményt is nyújtottak: 1 cm²-es felületen 26,7%-os hatékonyságot értek el.

A kutatócsoport hangsúlyozta, hogy ez az eddigi legmagasabb hitelesített hatékonysági érték a perovszkit–szerves, perovszkit–CIGS és egyrétegű perovszkit cellák kategóriájában.

Új korszak a hordozható napenergia előtt

„A 30%-ot is meghaladó hatékonyság realitássá válhat, ami különösen ígéretes a hajlékony filmek tekercsről-tekercsre történő gyártása és ívelt vagy textilfelületekbe való beépítése szempontjából” – mondta Hou Yi, a SERIS adjunktusa.

A kutatók szerint a technológia ideális lehet például önellátó egészségügyi tapaszokhoz, amelyek a napfényt hasznosítva működtetik az érzékelőket, vagy intelligens ruházathoz, amely akkumulátor nélkül képes biometrikus adatokat gyűjteni.

Az ilyen vékony, rugalmas panelek különösen ígéretesek olyan alkalmazásokban, ahol a tömeg és a forma kulcsfontosságú – például drónok, viselhető elektronikai eszközök, mesterséges intelligenciával ellátott szenzorok vagy textilbe épített megoldások esetén.

A magas hatékonyság, a tekercses gyártás lehetősége és a könnyű, formálható kivitel együtt egy olyan jövőt vetít előre, amelyben a napenergia szinte bárhová integrálható.

A kutatás következő szakaszában a SERIS csapata az üzemi stabilitás javítására és a kísérleti gyártósor előkészítésére koncentrál – ezek kulcsfontosságú lépések ahhoz, hogy a hajlékony, nagy teljesítményű napelemek eljuthassanak a kereskedelmi forgalomba.

Kiemelt kép forrása: SERIS

A Világrekord: elképesztő hatékonyságot ért el egy új, hajlékony napelemes technológia bejegyzés először NRGreport-én jelent meg.