A németországi Brandenburg an der Havel külvárosában van egy gyár, amely tele van napenergia-újításokkal. Itt a brit Oxford PV cég szorgalmasan gyárt kereskedelmi forgalomban lévő napelemeket perovszkit felhasználásával, amelyek bőséges és megfizethető fotovoltaikus anyagokat használnak, amelyeket sokan a fenntartható energia jövőjének tartanak. Arról van szó, hogy a új típusú napelem amely perovszkitot használ.
Ebben a cikkben mindent elmondunk, amit az új típusú napelemekről és annak fontosságáról tudni kell.
Napelemes technológiai gyár
A vad fűvel és egy nagy parkolóval körülvett gyár szerény bölcsőjeként szolgál egy potenciálisan forradalmi technológia számára. A cég technológiai igazgatója, Chris Case azonban tagadhatatlanul szerelmes ebbe a létesítménybe. "Ez a hely a legmélyebb vágyaim megvalósulása", hirdeti rendíthetetlen lelkesedéssel.
Számos vállalat, köztük a szóban forgó vállalat is a perovszkitokra fogad, mint katalizátort, hogy felgyorsítsa a megújuló energiák felé történő globális változást. Míg néhány speciális perovszkit alapú fotovoltaikus (PV) termék már megjelent a piacon, a közelmúltban megjelent bejelentések azt sugallják, hogy hamarosan továbbiak is követik majd a példát. Case szerint például a fogyasztók várhatóan a jövő év közepére hozzáférhetnek az oxfordi fotovoltaikus cellákat tartalmazó napelemekhez. Figyelemre méltó fejlesztésként a Hanwha Qcells, a szöuli székhelyű vezető szilícium fotovoltaikus gyártó felfedte szándékát, hogy 100 millió dollárt fektet be egy kísérleti gyártósorba amely 2024 végén léphet üzembe.
A napelemek 95%-ában található domináns anyag a szilícium, amelyet most új módon használnak az Oxford PV, a Qcells és más cégek. A szilícium lecserélése helyett ezek a cégek perovszkitet építenek be a szilíciumba, hogy úgynevezett tandemsejteket képezzenek. E két anyag kombinálásával a tandemek a napfény szélesebb hullámhossz-tartományából nyerhetnek energiát, ami megnövekedett legalább 20%-os potenciállal rendelkezik az energiatermelésben a szilícium cellához képest. Sőt, egyes szakértők még a hatékonyság nagyobb javulására is számítanak.
Egy új típusú napelem perovskit technológiával
A perovszkit technológia támogatói azzal érvelnek, hogy a tandemcellák által termelt többlet elektromosság képes ellensúlyozni a megvalósítással járó többletköltségeket, különösen sűrűn lakott városi régiók vagy ipari komplexumok, ahol korlátozott a rendelkezésre álló terület. „Jelenleg a közművek mutatják a legnagyobb érdeklődést technológiánk iránt, mivel a könnyen hozzáférhető földterület hiányával szembesülnek” – magyarázza Case.
A perovszkit-szilícium tandemek piacra érkezésével a kezdeti lelkesedés mára merész szalagcímekké vált, amelyek egy forradalmi és csodálatos anyag érkezését hirdetik, amely kétségtelenül forradalmasítja a világot. Fontos azonban felismerni, hogy az iparág még mindig két nagy kihívással néz szembe a napenergia-piac forradalmasítására irányuló törekvésében.
A perovszkitek teljesítményének csökkenése a szilíciuméhoz képest, a publikált kutatások szerint lényegesen gyorsabb, ha nedvességnek, hőnek és fénynek van kitéve. Az Oxford PV azonban azt állítja, hogy saját magánnyomozása révén foglalkozott ezzel a kérdéssel. Fabian Fertig, a Qcells cellák és ostyák kutatás-fejlesztési igazgatója, a perovszkit-szilícium tandemek fejlesztéséért felelős igazgatója azonban hangsúlyozza, hogy a stabilitás továbbra is a kereskedelmi gyártás fő kihívása.
Az új típusú perovszkit napelem hatása
Emellett vannak elemzők, akik azt állítják, hogy a perovszkitek nem biztos, hogy jelentős hatással lesznek a napenergia fejlődésére, legalábbis a közeljövőben. A kínai gyártási kapacitás gyors bővülése, valamint a szilícium modulok figyelemre méltó költséghatékonysága és hatékonysága a piac meghatározó szereplőjévé tette őket. 2022-ben A napenergia a globális termelési kapacitás mintegy 1,2 terawatt (TW) részét tette ki, a teljes villamosenergia-termelés mintegy 5%-át teszi ki. Az éghajlati célok eléréséhez azonban az energiastratégiák becslése szerint a világnak elképesztő 75 TW-ra lesz szüksége 2050-ig.
Ez azt jelenti, hogy a telepítéseknek a 3-as évek közepére meg kell haladniuk az évi 2030 TW-ot. Szerencsére a szilícium fotovoltaikus ipar várhatóan kielégíti ezt az igényt, és azon kevés zöld technológiai ágazatok egyike lesz, amelyek a siker felé haladnak.
Jenny Chase, a svájci zürichi BloombergNEF tanácsadó cég napelemzője szerint a jelenlegi technológiánk több mint képes elegendő mennyiségű napenergia előállítására a globális kereslet kielégítésére.
A perovszkiták az eddigi legfontosabb kihívással néznek szembe: eligazodni az éles versenyben lévő fotovoltaikus piac könyörtelen gazdasági környezetben.
Megdőlt rekordok
A perovszkitek képességeinek jelentős javulása serkentette a potenciáljuk körüli lelkesedést, amelyet a kristályok és a belőlük származó napelemek összetételének módosításával értek el. A perovszkit, egy természetes ásvány kristályszerkezetét jelölő kifejezés a napelemekben használt szintetikus kristályokban replikálódik, amelyek különféle anyagokból készülhetnek.
2009-ben a metilammónium-ólom-jodid néven ismert bázikus perovszkit a napenergia mindössze 3,8%-át tudta elektromos árammá alakítani. Napjainkra előrehaladva a perovszkit sejtek jelentős előrehaladást értek el, rekordhatékonyság, 26,1%, ha csak perovszkit anyagokat használnak. Ez csak egy töredék a vezető szilíciumcella alatt. Ezenkívül a perovszkit cellák előnye, hogy vékony fényelnyelő rétegeket igényelnek, és széles körben elérhető és költséghatékony anyagokat használnak. A támogatók azzal érvelnek, hogy ha a perovszkit cellákat ugyanolyan méretben gyártanák, mint a szilícium cellákat, akkor kisebb energia- és anyagi lábnyomot hagynának.
Remélem, hogy ezen információk birtokában többet megtudhat az új típusú perovszkit napelemről és annak jellemzőiről.