Sok kicsi sokra megy – a University College of London kutatói kifejlesztettek egy napelemet, ami a beltéri fényből látja el energiával a kisebb, elektromos eszközöket.
A természetes és mesterséges beltéri fényre optimalizált napelem nyersanyaga módosított perovszkit. Jelenleg is léteznek beltéri napelemek, de ezek drágák, és néhány hétnél tovább nem használhatók a perovszkit jelentős teljesítményromlása miatt.
A perovszkit kristályszerkezetében ugyanis apró hibák – úgynevezett „csapdák” – találhatók, amelyek miatt az elektronok megakadhatnak, mielőtt energiájukat ki lehetne aknázni. Ezek a hibák nemcsak megszakítják az áram áramlását, hanem idővel az anyag minőségének romlásához is hozzájárulnak.
A kutatóknak sikerült feljavítani a perovszkit teljesítményét vegyi anyagok kombinációjával. Rubídium-klorid nevű vegyszert adagoltak hozzá, amely elősegítette a perovszkit kristályok homogénebb növekedését, minimális feszültség mellett, csökkentve ezeknek a csapdáknak a sűrűségét. Két további vegyi anyagot adtak hozzá: jodid- és bromidionokat, hogy megakadályozzák kristályok szétválását, ami idővel rontja a napelem teljesítményét, szintén megzavarva a töltés áramlását az anyagban.
Kísérletek szerint, az új napelem a beltéri fény 37,6 százalékát alakította át villamos energiává 1000 luxnál (ami ez egy jól megvilágított irodának felel meg). Mindez világrekordot jelent az ilyen típusú, beltéri fényre optimalizált napelemek esetében, amelyek sávszélessége 1,75 elektronvolt (eV). E mellett rendkívül tartós is. Egy 300 órás, 55 Celsius-fokon végzett kemény teszt során, amely során a cellákat folyamatos intenzív fénynek tették ki, az új napelemek teljesítményük 76 százalékát megőrizték, míg a kontroll eszköz teljesítménye 47 százalékra esett vissza.
A csapat szerint az általuk kifejlesztett perovszkitos elemek körülbelül hatszor hatékonyabbak, mint a legjobb, kereskedelmi forgalomban kapható beltéri napelemek. Tartósabbak, mint más perovszkit eszközForrás:ök, és becslések szerint öt évig vagy annál is tovább használhatók, nem csak néhány hétig vagy hónapig, mint a jelenlegi beltéri napelemek.
A UCL jelenleg tárgyalásokat folytat ipari partnerekkel a méretnövelési stratégiák és a kereskedelmi bevezetés lehetőségéről. A csapatban brit, kínai és svájci kutatók vettek részt. A munkát egy civil alapítvány, a Henry Royce Institute for Advanced Materials támogatta. A csapat finanszírozást kapott az Egyesült Királyság Mérnöki és Fizikai Tudományok Kutatási Tanácsától (EPSRC) és az Energiaellátás Biztonsági és Nettó Nulla Kibocsátás Minisztériumtól, valamint az UCL-től, a British Council-tól és a London South Bank Egyetemtől.
Forrás: UCL
Képek forrása: UCL / James Tye
