Cookie Settings
Cookie Settings
Always Active

Necessary cookies are required to enable the basic features of this site, such as providing secure log-in or adjusting your consent preferences. These cookies do not store any personally identifiable data.

Functional cookies help perform certain functionalities like sharing the content of the website on social media platforms, collecting feedback, and other third-party features.

Analytical cookies are used to understand how visitors interact with the website. These cookies help provide information on metrics such as the number of visitors, bounce rate, traffic source, etc.

No cookies to display.

Performance cookies are used to understand and analyze the key performance indexes of the website which helps in delivering a better user experience for the visitors.

Advertisement cookies are used to provide visitors with customized advertisements based on the pages you visited previously and to analyze the effectiveness of the ad campaigns.

Other cookies are those that are being identified and have not been classified into any category as yet.

No cookies to display.

A napelemek képesek lesznek jobban begyűjteni a napfényt? 

Avatar photo

Az elmúlt években a világ a megújuló energiaforrások irányába történő figyelemre méltó elmozdulásnak volt tanúja, miközben a napenergia a tiszta energia forradalmának élharcosává vált. 

A nap bőséges energiáját hasznosító napelemek létrehozásuk óta jelentős fejlődésen mentek keresztül, és az éves fotovoltaikus kapacitás bővítése évről évre nő, a tervek szerint 2026-ra meghaladják a földgázét, 2027-re pedig a szénét. A kérdés azonban az, hogy a napelemek képesek lesznek-e jobban begyűjteni a napfényt, mivel jelenleg a szilícium alapú napelemek hatékonysága a hasznos energiává alakított napenergia 15-20%-a között mozog.

Ebben a cikkben a megújuló energiaforrások, különösen a napelem-technológia világában mélyedünk el, és feltárjuk a napfény begyűjtési hatékonyságának fokozását lehetővé tévő izgalmas lehetőségeket.

Napenergia és egyéb megújuló energiaforrások

A napenergia a megújuló energia legbőségesebb és legelérhetőbb forrása. A Nemzetközi Energiaügynökség (IEA) adatai szerint 2022-ben csaknem 1 300 TWh napenergiát termeltek, ami rekordszintű, 270 TWh-s (26%-os) növekedés. 2022-ben a napenergia a történelem során először haladta meg a szélenergia-termelést, és a megújuló technológiák közül a legmagasabb abszolút termelésnövekedést mutatta. Ez a termelésnövekedési ütem összhangban van azzal, amit a 2050-ig nettó zéró kibocsátás forgatókönyv a 2023 és 2030 közötti évekre prognosztizál. 

Forrás: IEA 2022; Share of cumulative power capacity by technology, 2010-2027, (A kumulált energiakapacitás hányada technológia szerint, 2010-2027), https://www.iea.org/data-and-statistics/charts/share-of-cumulative-power-capacity-by-technology-2010-2027, Licenc: CC BY 4.0

A napelemek hatékonyságának jelenlegi állapota

A napelemek, más néven fotovoltaikus (PV) panelek, jelentős előrelépéseket tettek a hatékonyság terén az elmúlt néhány évtizedben. A hagyományos szilícium alapú napelemek elérték a kereskedelmi életképesség szintjét, és már számos rendszer található a háztetőkön és különböző tájakon szerte a világon. Ezeknek a paneleknek a hatékonysága, amint azt a bevezetőben említettük, a napfényt elektromos árammá alakító képességükkel mérve, jellemzően 15% és 20% között mozog.

Bár ezek a számok lenyűgözőek, a hatékonyság növelésére irányuló törekvés továbbra is folyamatban van. A kutatók és mérnökök folyamatosan olyan innovatív technikákat kutatnak fel, amelyekkel a napelemeket még hatékonyabbá, megfizethetőbbé és környezetbarátabbá tehetik.

Forradalmi napelemes technológiák

Az új kialakítások és rétegek nagyobb hatékonyságot és több energia betakarítását teszik lehetővé. Míg a szilíciumból készült napelemek a napfénynek csak egy szűk frekvenciasávját alakítják át, addig az újabb anyagok használata jobb fényelnyelést tesz lehetővé. 

Perovszkit napelemek

A perovszkit, egy titán- és kalciumkristály, hatékonyabban nyeli el az infravörös spektrumhoz közelebb eső fényt. Ezek a könnyű és rugalmas cellák alacsony költségű eljárásokkal gyárthatók, így vonzó lehetőség a jövőbeni napelem-kialakítások számára. 

A perovszkit napelemek nagyobb hatékonyságot képesek produkálni, mint a szilícium alapú napelemek. A kutatók folyamatosan finomítják a perovszkit készítményeket a stabilitás és a teljesítmény fokozása érdekében, amely lehetőség szerint a jelenlegi szabványok fölé emeli a hatékonysági szintet. Ennek bizonyítéka Svájc, ahol a Swiss Federal Institute of Technology (Svájci Szövetségi Technológiai Intézet, EPFL) és a Swiss Centre for Electronics and Microtechnology (Svájci Elektronikai és Mikrotechnológiai Központ, CSEM) kutatói először lépték túl a perovszkit-szilícium tandem napelemek 30%-os hatékonysági küszöbét

Ezek a nagy hatékonyságot mutató eredmények most további kutatást és fejlesztést igényelnek, hogy nagyobb felületekre is kiterjesszék őket, és biztosítsák, hogy ezek az új cellák a háztetőinken és más helyeken is stabil teljesítményt tudjanak fenntartani egy normál élettartam alatt.

– Quentin Jeangros a CSEM-től

Tudjon meg többet a perovszkit napelemekről az 5 legjobb innovatív napelemes technológiáról szóló cikkünkben.

Tandem napelemek

A napelem-hatékonyság növelésének egyik ígéretes módja a tandem napelemek fejlesztése. Ezek a cellák két vagy több rétegnyi különböző félvezető anyagból állnak, hogy a napfény szélesebb spektrumát gyűjtsék be. Tartalmazhatja a jelenleg elérhető napelemek keverékét, amelyek perovszkitokból, Si-ből, GaAs-ból, CIGS-ből stb. készülnek. 

Például Németországban a Helmholtz Centre Berlin (HZB) és a Hamelinben működő Napenergia Kutatóintézet (ISFH) csapatai bemutatták a PERC (passzivált emitter és hátsó érintkezés) fotovoltaikus cellákat, amelyek a piacon a leghatékonyabbnak számítanak 23%-os maximális hatékonysággal. A német tudósok azonban biztosak abban, hogy az új tandem PERC/POLO cellák 29,5%-ot érhetnek el.

Európán kívül a szaúd-arábiai kutatók egy új típusú napelemet fejlesztettek ki, amely soha nem látott, 33,7%-os arányával megdöntötte a legnagyobb hatékonyság rekordját. Ez egy tandem napelem, amely szilícium és perovszkit kombinációján alapul. Míg a szilíciumréteg a legtöbb infravörös fényt elnyeli és elektromossággá alakítja, a perovszkit réteg elnyeli a látható fényt, így hatékonyabb, mint a hagyományos cellák.

Reméljük, hogy új eredményeink hozzájárulnak a zöld energiára való átállás felgyorsításához.

– Erkan Aydin, a King Abdullah University of Science and Technology (King Abdullah Tudományos és Technológiai Egyetem, KAUST) kutatója

Kétoldalas napelemek

Kétoldalas napelem néven ismertek azok a fotovoltaikus napelemek, amelyek mindkét felületükön áramot termelnek. Más szóval, a kétoldalas napelemek képesek mindkét oldalról begyűjteni a napfényt, hatékonyan kihasználva a felületekről, például a háztetőkről vagy a talajról visszaverődő napfényt (megjegyzés: a talajszintre szerelve működnek a legjobban). Egyes kétoldalas panelek akár 30%-kal is képesek növelni az energiatermelést. A pontos mennyiség a környezettől függ.

Kvantumpontos napelemek

A tudósok a nanotechnológia birodalmában kutakodnak a félvezető nanoszerkezetek napenergiához való felhasználásával, és rendkívül hatékony, bonyolult nanostruktúrákkal és kvantumpontokkal rendelkező napelemeket hoznak létre. A kvantumpontos napelem olyan napelem, amely kvantumpontokat használ a fotovoltaikus anyag elnyelésére.

A Megújuló Energiák Nemzeti Laboratórium szerint a kvantumpontokban megvan a lehetőség arra, hogy drámai módon növeljék (egyes eszközökben akár meg is duplázzák) a napfény energiává alakításának hatékonyságát. Ezek a struktúrák képesek manipulálni a fényt nanoméretben, ami jobb elnyelést és nagyobb energiaátalakítási hatékonyságot tesz lehetővé. Az ezen a területen végzett kutatások előrehaladtával olyan napelemek tanúi lehetünk, amelyek minden eddiginél hatékonyabban képesek hasznosítani a napfényt. 

Összefoglalás

Az új fejlett technológiákkal és a különböző típusú napelemekkel a napenergia és a napelemek egyre népszerűbbé válnak. Az új napelemek fejlesztése nemcsak a napfény begyűjtésének hatékonyságát javítja, hanem az energiaipart is átalakítja. Ahogyan a világ folytatja a tiszta energiaforrások irányába történő átállását, a napelemek fejlődése a fenntartható és energiában bőséges jövő felé való átmenet része lesz.

Total
0
Shares
Előző bejegyzés

Minőségbiztosítás az 5G korszakban: a hálózati infrastruktúra megbízhatóságának tesztelése

Következő bejegyzés

Kontakt Chemie: megbízható és hatékony megoldás a CRC-től

Kapcsolódó bejegyzések