Amerikai kutatók jelentős áttörést értek el a napelemgyártás területén, amely potenciálisan megoldhatja az iparág egyik legköltségesebb problémáját. A Georgia Műszaki Egyetem (Georgia Tech) kutatói olyan napelemcellát fejlesztettek ki, amely a hagyományosan alkalmazott, drága ezüst helyett rézzel vezeti el az áramot. Ez az innováció azért kiemelten fontos, mert az ezüst ára az elmúlt években jelentősen emelkedett, és mára a napelemek gyártási költségének akár egyharmadát is kiteheti.
A kutatók által kifejlesztett réz alapú napelemcellák 24,3 százalékos hatásfokot értek el, ami rendkívül közel áll az ezüsttel készült cellák teljesítményéhez. A hagyományos napelemcellák felületén vékony ezüst vezetősávok gyűjtik össze és vezetik el a napfényből keletkező áramot, mivel az ezüst a legjobb elektromos vezető fémek között. A Georgia Tech csapata egy kentuckyi cég, a Bert Thin Films által kifejlesztett rézpasztát alkalmazott, amely a meglévő gyári berendezésekkel is felvihető a cellákra, így nem igényel új gyártósorok telepítését.
A kulcsfontosságú áttörés egy utólagos lézeres kezelésben rejlik, amely mind az ezüst, mind a réz alapú cellák esetében javítja a vezetősávok és a cella közötti érintkezést. Ennek a kezelésnek köszönhetően mindkét típusú cella hatásfoka 24 százalék fölé emelkedett. Egy független amerikai laboratórium mérései szerint az ezüsttel készült cellák 24,6 százalékos, míg a rézzel készültek 24,4 százalékos hatásfokot mutattak, ami mindössze két tized százalékpont különbséget jelent.
Az ezüst árának drasztikus emelkedése az elmúlt években komoly kihívás elé állította a napelemgyártó iparágat. A nemesfém árrobbanása miatt az ipari vásárlók tavasszal szinte teljesen leállították a beszerzéseket, és még a kínai gyártók is alternatív megoldások után néztek. Korábban a réz alkalmazása nem volt kézenfekvő, mivel rosszabb vezetőképessége miatt a rézzel készült cellák hatásfoka elmaradt az ezüstös változatokétól.
A mostani kutatás azonban bebizonyította, hogy megfelelő technológiai eljárással a réz is hatékonyan alkalmazható. Bár a rézzel készült cellákhoz nagyobb felületen, mintegy 7 százalékról 18 százalékra növelve kell felvinni a vezetőanyagot, ez a többlet anyagfelhasználás elhanyagolható az ezüst árához képest. A kutatók számításai szerint az ezüst átlagosan 145-ször drágább a réznél, de a januári csúcson ez a különbség elérte a 288-szorosát is.
Ez az innováció alapvetően hozzájárulhat a napelemek gyártási költségeinek csökkentéséhez, ezáltal megfizethetőbbé téve a napenergiát a szélesebb lakosság számára. Ruohan Zhong, a kutatást vezető doktorandusz szerint a megoldás jelentősen egyszerűsíti a gyártási folyamatot is, ami tovább csökkentheti a termelési költségeket. A megfizethetőbb napelemek felgyorsíthatja az átállást a tiszta energiára, ami létfontosságú a klímaváltozás elleni küzdelemben.
A napenergia mára az európai áramellátás egyik meghatározó pillérévé vált, megbízható forrásként funkcionálva. A közelmúltbeli extrém hőség idején is ez bizonyult a kontinens egyik legmegbízhatóbb energiaforrásának, miközben más források, mint például a vízerőművek és az atomerőművek, akadoztak. Minél olcsóbbá válnak a napelemek, annál gyorsabban bővíthető ez a kritikus kapacitás, hozzájárulva az energiabiztonsághoz és a fenntartható fejlődéshez.
Fontos hangsúlyozni, hogy ez egy laboratóriumi eredmény, és a tömeggyártásba való bevezetés előtt még számos kihívást kell leküzdeni. Kérdéses, hogy a rézpaszta hosszú távon is stabilan működik-e, ellenáll-e a korróziónak, és milyen áron állítható elő nagy mennyiségben. Egy kutatólaborban készült néhány cella és egy évi több százmillió cellát kibocsátó gyár közötti távolság jelentős, ami további teszteket és fejlesztéseket tesz szükségessé.
Az ezüstfüggőség enyhítésére más kutatások is folynak világszerte. Ausztrál tudósok például olyan eljárást fejlesztettek ki, amellyel a leselejtezett napelemekből szinte teljes egészében visszanyerhető az ezüst. A Nemzetközi Energiaügynökség (IEA) napelemes programja is kiemelte a kritikus nyersanyagok újrahasznosításának fontosságát az iparág fenntartható növekedése szempontjából. Ezek az erőfeszítések együttesen hozzájárulhatnak a napenergia jövőbeli, még szélesebb körű elterjedéséhez és a globális energiastratégia megerősítéséhez.
📰 Forrás: Portfolio.hu — Eredeti cikk elolvasása