Kövess minket!

NewsletterGoogle+RSS
Feliratkozom a heti hírlevélre

Utolsó hozzászólások

2017. 12. 22. - 17:33MashaAgomo

This message is posted here using XRumer + XEvil 4.0

2017. 07. 27. - 09:10KGabi

Mi is tudunk munkát adni: mérnököknek  Jooble 

2017. 06. 20. - 20:31Hitetlen Tamás

Ez a cikk egy idealista naíva.

A cél dátum 2067-2117. A holdrajutás 1968(?) Marsra még csak szonda és robot jutott.

A Bioszféra 2 program megbukott. Voltak sikeresebb kísérletek, de kísérletek.

Non plus ultra napelemek közelében a fiatal magyar fizikusok.

2013.05.15.
Az eddig nem kutatott nanokristályos formájú szilícium modellezésével bizonyítja Gali Ádám és csapata a napelemek fejlesztésnek további határait.

"Óriási módszertani áttörésnek" nevezte Gali Ádám, az MTA Wigner Fizikai Kutatóközpont Szilárdtestfizikai és Optikai Intézetének és a BME Atomfizika Tanszékének kutatója azokat az elméleti számításokat, amelyek eredményéről a közelmúltban számolt be doktoranduszával, Vörös Mártonnal, valamint a University of California, Davis egy kutatócsoportjának tagjaival.
A magyar fizikusok és tengerentúli társaik az általuk kifejlesztett programmal azt vizsgálták, növelhető-e a napelemek hatásfoka nanokristályokkal, vagyis nanométer méretű kristályszemcsékkel. A kutatók szerint a kérdésre a válasz: igen. "Az elméleti számításokkal sikerült kimutatnunk, hogy a szilícium egy kevéssé vizsgált speciális fajtája, az úgynevezett tércentrált köbös szerkezetű szilícium nemcsak hogy jobban nyeli el a fényt, de nanokristályos formában az ütközéses ionizáció, vagyis az a kölcsönhatás, amelynek következtében egy magas energiájú töltéshordozó több alacsony energiájú töltéshordozót hoz létre, nagyon hatékony" -– összegezte eredményeiket Gali Ádám. Mint elmondta, korábban már sikerült ilyen nanokristályokat létrehozni, arra azonban eddig senki sem gondolt, hogy a napelemek hatásfokát éppen ezekkel a nanokristályokkal lehetne növelni. Márpedig ez az olcsó és környezetbarát energia előállításának egyik kulcskérdése.

      

BC8 tércentrált köbös szerkezetű szilícium-nanokristály. Egy magas energiájú (kék színű) elnyelt foton egy magas energiájú elektron-lyuk párat kelt, ami hatékonyan bomlik le két, alacsonyabb energiájú elektron-lyuk párra. Az elektron és lyuk megtalálási valószínűségét a piros és kék színű felhők jelzik a nanokristályban.
 
A jelenlegi, viszonylag olcsó, félvezető anyagból felépülő napelemek hatásfoka ugyanis még a technológia tökéletesítése esetén sem mehet az elméleti, körülbelül 32 százalékos határ fölé. A háztetőkön látható poliszilícium napelemek pedig még ennek - az eddig csupán laboratóriumi körülmények között elért – elméleti hatásfoknak a felét sem érik el. "Ez azt jelenti, hogy a fény energiájának legkevesebb 68 százalékát nem hasznosítjuk, a nem hasznosuló energia nagy részét pedig a napelem melegítésére pazaroljuk el" – hangsúlyozta a lendületes kutató.
A probléma egyik megoldása az ütközéses ionizáción alapulhat. "A folyamat ahhoz hasonló, mint ami a diódákban tapasztalható negatív előfeszítés esetén, de ebben az esetben külső elektromos tér nélkül is létrejön" – magyarázta Gali Ádám. A kutatók azt remélik, hogy hőtermelés helyett sikerül további energiát továbbítani az elektromos szektorba. Mindezt úgy, hogy egy napelem által elnyelt, magas energiájú fénykvantum (foton) nem egy töltéshordozót generál, mint a szokványos napelemekben, hanem akár kettőt-hármat is. Ennek hatására a napelem akár másfélszer annyi áramot termelhet, növelve a hatásfokot. "Ez nagyon nagy szó egy olyan területen, ahol már egyetlen százalék hatásfokjavítás is áttörést jelent" – emelte ki a fizikus.

Mivel az ütközéses ionizáció a szilíciumkristályban nagyon alacsony hatásfokú, a kutatók olyan anyagokat kezdtek keresni, amelyeknél nem az. "Ilyenek a csupán néhány ezer atomot tartalmazó nanokristályok, amelyekben a kvantummechanikai kölcsönhatásnak köszönhetően megnő az ütközéses ionizáció folyamatának hatásfoka. Ráadásul előállításuk nem igényel bonyolult, a jelenlegi napelemekhez használt technológiát – például nem kell annyira figyelni az eljárást jelentősen megdrágító tisztaságra - így ez megoldás nem csak hatékonyabb, de egyben olcsóbb napelemet is eredményez" – sorolta a felismerésből fakadó előnyöket Gali Ádám.

A lendületes kutató doktoranduszával, Vörös Mártonnal, valamint a University of California, Davis szakembereivel, Stephan Wippermann és Dario Rocca posztdoktor kutatókkal, illetve Giulia Galli és Zimányi T. Gergely professzorokkal és más kísérleti csoportokkal közösen azon dolgoznak, hogy a harmadik generációs napelemekhez szükséges nanokristályokat hozzanak létre. A kutatók bíznak benne, hogy erőfeszítéseik – amelyeket az MNV Zrt. is támogat – eredményeként akár egy éven belül megszülethet az első laboratóriumi napelem.

Napelemek három generációja: Az első generációs napelemek előállításához félvezető-technológiát, valamint tipikusan szilíciumszeleteket használnak. A második generációs napelemszerkezetek vékonyrétegekből készülnek. Az eljárás hátránya, hogy vagy a gyártási költség túl magas a napelem hatásfokához képest, vagy a napelem hatásfoka lesz alacsony. A harmadik generációs napelemek előállításánál az egyik lehetséges irány a félvezető nanokristályos szerkezetek használata. A kutatók azt remélik, hogy alacsony gyártási költség mellett is sikerül a napelem hatásfokát növelni.

Forrás: MTA

Cikk értékelése: 
Szerző: Brigitte

Új hozzászólás

Filtered HTML

  • A webcímek és email címek automatikusan kattintható hivatkozásokká alakulnak.
  • Engedélyezett HTML jelölők: <a> <em> <strong> <cite> <blockquote> <code> <ul> <ol> <li> <dl> <dt> <dd> <br> <p>
  • A sorokat és bekezdéseket a rendszer automatikusan felismeri.

Plain text

  • A HTML jelölők használata nem megengedett.
  • A webcímek és email címek automatikusan kattintható hivatkozásokká alakulnak.
  • A sorokat és bekezdéseket a rendszer automatikusan felismeri.
CAPTCHA
Ezzel a feladattal teszteljük, hogy valódi látogató vagy-e.

Kapcsolódó cikkek

Új, 25 kilowattos Redox-Flow akkumulátort mutattak be a Frauhofer Intézet kutatói. A cél 2 megawatt.
A Toronto Egyetemen dolgozó kutatócsapat újfajta kétrétegű napelem cellát fejlesztett fényelnyelő nanorészecskékből, amely a jövő többrétegű napelemeinek alapja lehet.
A legnagyobb nap- és szélenergiát hasznosító erőművet 2014-ben tervezik üzembe helyezni.
Egy új, nanoméretű mintázattal ellátott anyag bármilyen szögből képes széles spektrumú fényt elnyelni, így ez lehet a valaha volt leghatékonyabb vékony-film napelem.

Friss hírek

E-hajtómű? Miért ne?