Új, nagy érdeklődésre számot tartó napelem-alapanyagokat vizsgáltak magyar kutatók, munkájuk eredménye most jelent meg a rangos ACS Photonics tudományos folyóiratban.
Az elmúlt évtizedek a napelemek robbanásszerű fejlődését hozta. Napjaink energiaválsága pedig egyre jobban rávilágít arra, hogy mekkora szükség van a napelemek által megtermelt energiára. A hagyományos, szilíciumalapú napelemanyagok tipikus hatásfoka 15 százalék körüli. Egy új, nemrégiben felfedezett anyagcsalád – az ún. metilammónium-ólom-halid-perovszkitek – használatával laboratóriumi körülmények között már 30 százalékos hatásfokot értek el, és reményt mutatnak arra, hogy ez akár tovább is növelhető. Az a tény, hogy egy nem szilíciumalapú anyag is lehet jó napelemek céljára, a kutatókat további új anyagok vizsgálatára sarkallja.
A Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem kutatóinak magyarázata szerint a napelem-alapanyagok a fény energiáját úgy hasznosítják, hogy a bejövő fotonok hatására bennünk ún. elektronlyuk-párok keletkeznek, melyek aztán elektromos áramot termelnek.
A felhasználhatóság szempontjából rendkívül fontos tényező a napelem belsejében gerjesztett töltéshordozó párok mennyisége és ezek élettartama.
Lehetséges ugyanis, hogy a keltett elektronlyuk-párok egyszerűen megsemmisülnek, ezt hívják rekombinációnak. Egy félvezető anyagban a rekombinációs folyamat előtt a réteget elhagyó töltéshordozók járulnak hozzá a napelem energiatermeléséhez. Az új típusú félvezetők töltéshordozó rekombinációs idejének vizsgálatából ennek köszönhetően információ szerezhető a napelemként való felhasználásukról.
A BME szakemberei által vezetett kutatás során ezt a rekombinációs időt és gerjesztett töltéshordozó mennyiséget vizsgálták. Az ACS Photonics folyóiratban publikált tanulmány első szerzője, Bojtor András a BME-n folytatja a doktori tanulmányait, ezzel párhuzamosan a Semilab Félvezető Fizikai Laboratórium Zrt.-ben dolgozik, és magát a kutatást a Lausanne-i Svájci Szövetségi Műszaki Egyetemen végezte Forró László professzor csoportjában. „Ez a kutatóút egy kivételes lehetőség volt nekem, amikor is az itthon megszerzett tudásomat egy nagyon jól felszerelt laboratóriumban tudtam kamatoztatni” – mondta el Bojtor András.
A félvezetőipar nagy erőkkel keresi a szilíciumot hatásfokban túlszárnyalni képes, gyártási költség és nehézség tekintetében ideálisabb félvezető anyagokat. Ezek közt az anyagok között egy széles körben kutatott anyagcsalád, a metilammónium-ólom-halid-perovszkitek csoportja. Ezek az anyagok rendkívüli fotovoltaikus tulajdonságuknak és könnyű, olcsó előállításuknak köszönhetően kerültek a figyelem középpontjába. Alkalmazásuk azt az ígéretet hordozza, hogy a jelenlegi anyagoknál sokkal magasabb hatásfokú napelemek lesznek belőlük készíthetők.
forrás: hvg.hu