Ennyire vékony napelem még sohasem volt ennyire hatékony – az űrben is működhet

Papírvékony, hajlítható napelemek juthatnak szerephez a jövő űrállomásain, műholdjain és űrbe telepített adatközpontjaiban. A hagyományos szilícium helyett az úgynevezett tandem technológia hozhat áttörést, amely két különböző rétegből áll: a felső perovszkit réteg a látható fény egy részét, míg az alsó réz-indium-gallium-szelenid (CIGS) vékonyfilm a hosszabb hullámhosszakat alakítja árammá. Mivel mindkét réteg rendkívül vékony, a panelek töredékannyit nyomnak, mint a ma használt eszközök.

A Koreai Energiakutató Intézet (KIER) kutatói 26,7 százalékos hatásfokú világrekordot értek el ebben a kategóriában. A németországi Fraunhofer ISE által hitelesített eredmény új csúcsot jelent az egy négyzetcentiméternél kisebb felületű cellák között.

„Olyan interfész anyagokat és feldolgozási technikákat dolgoztunk ki, amelyek minimalizálják a perovszkit réteg sérülését. A felső átlátszó elektróda és a töltőtranszport réteg szerkezetét is optimalizáltuk, csökkentve a káros fényelnyelést és minimalizálva az áramveszteséget” – írja közleményben a kutatócsoport.

Inyoung Jeong, a KIER vezető kutatója szerint az eredmény azért jelentős, mert a két réteg integrálása közben fellépő veszteségek mérséklésével egyszerre javítja a hatékonyságot és a stabilitást. A technológia elterjedése előtt azonban komoly akadályok állnak. A mostani rekordot egy négyzetcentiméternél kisebb felületen érték el, a nagyobb aktív területre való skálázás pedig továbbra is nehéz feladat.

Emellett a perovszkit rendkívül érzékeny a hőingadozásra, a nedvességre és az UV-sugárzásra, ami az űrbeli felhasználásnál közvetlen kockázatot jelent. A panelek alsó rétegéhez nélkülözhetetlen indium és gallium ráadásul szűkös és drága nyersanyag, ami megnehezíti a gazdaságos tömeggyártást.

Az űripari cégek a magas szállítási költségek miatt régóta próbálták leváltani a méregdrága és nehéz napelemeket. A vékonyfilmes kategória korábbi világrekordját tavaly nyáron a Szöuli Nemzeti Egyetem és a KIST kutatói állították fel 26,3 százalékos értékkel. A mostani fejlesztés ezt múlta felül azzal, hogy sikerült kiküszöbölni a korábbi kísérleteknél fellépő felesleges belső fényelnyelést.

Gábor János, NEW technology