Elkészült a szinte teljes fényspektrum elnyelésére képes napelem
A tudósok megterveztek és elkészítették a prototípusát egy olyan napelemnek, ami egymásra rakott több cellájának köszönhetően képes a fény spektrum szinte összes energiájának elnyelésére. Az új készülék a napenergiát 44,5%-os hatásfokkal képes elektromossággá alakítani, ezzel jó esélyekkel indul a világ leghatékonyabb napeleme címért.
A megközelítés eltér azoktól a napelemektől, melyeket az ember általánosan háztetőkön lát, mivel az új eszköz fotovoltaikus koncentrátor (CPV) paneleket használ, amik lencsék segítségével fókuszálják a napfényt mikroszkopikus méretű napelemekre. A kis méretük miatt a kifinomultabb anyagokból készülő napelemeket is költséghatékony módon tudják kifejleszteni – ezzel lényegesen felgyorsítva a tökéletes összetétel megtalálását.
Az egymásra rakott rétegek egy szitához hasonló módon szűrik a napfényt, mivel mindegyik réteg a fény egy meghatározott spektrumának az energiáját nyeli el. Mire a fény átjut az összes rétegen az energiájának közel fele alakul elektromossággá szemben a ma használt napelemek csak a rendelkezésre álló energia negyedét alakítják elektromossággá.
“A Föld felszínét közvetlenül érő napfény 99%-a esik 250 nm és 2500 nm hullámhossz közé, de a hagyományos anyagok amikből a nagy hatásfokú több csomópontos napelemek készülnek nem képesek a teljes spektrumot elnyelni,” mondta Matthew Lumb, A GW Mérnöki és Alkalmazott Tudományok Egyetemének kutatója és a tanulmány vezető szerzője. “Az új berendezésünk képes felszabadítani a hosszú hullámhosszú fotonokban tárolt energiát, ami a hagyományos napelemeknél elveszik, és ezzel új utat nyitva a legfelsőbb több csomópontos napelem felé.”
Amíg a tudósok már évek óta dolgoznak a napelemek hatékonyságának a javításán, az új megközelítés két aspektusa is újszerűnek számít. Először is a napelem anyagai gallium antimonid (GaSb) vegyületek, amiket általában infravörös lézereknél és fénydetektoroknál alkalmaznak. Az új GaSb alapú napelemeket ezután rétegekbe rendezik a hagyományos anyagokból készült nagy hatásfokú napelemek mellé – amikkel a rövidebb hullámhosszú fotonok foghatóak be. Ezen felül a rétegek elkészítéséhez egy transzfer nyomás nevű technikát alkalmaztak, amivel a parányi készülékeket nagy pontossággal tudják elhelyezni a térben.
A napelem jelenleg még nagyon drága, de a tudósok szerint fontos megismerni hogy mik jelenleg a technológia által biztosított felső határok. Az anyagok magas ára ellenére, a napelemek előállítására használt technikában nagy reményeket táplálnak a kutatók. Egyszer majd elérhetővé válhat ez a fajta napelem, a hatékonyabb fény koncentrálás és a technológiához használt drága vegyületek újrahasznosításával.
Forrás: wiley.com
