Hamarosan itt vannak a harmadik generációs napelemek! Milliárdok mennek a kutatásba

Brit tudósoknak (talán korrektebb lenne őket oxfordi kutatóknak mondani) mintegy tíz éve sikerült áttörést elérniük a perovszkitek napelem célú felhasználását illetően, majd a kutatásaik olyan jól haladtak, hogy 2016-ban felvásároltak egy korábbi (Bosch) napelemgyárat Németországban, és idén nyáron már elkészültek a korábbi napelemeknél kétszer hatékonyabb prototípusok. Lesz-e újabb napenergia-forradalom?

Miről is van szó?

A már a szegedi egyetemen is vizsgált perovszkitot az orosz Lev Perovszkijról nevezte el felfedezője (Gustav Rose) még 1840 körül, de csak bő tíz éve ismert a kristályok optikai aktivitása. Az összetétele alapján a perovszkitek közül a fejlesztésre legérdemesebbnek tartott változat a metil-ammonium ólom-trihalogenid (a halogén jodid, klorid vagy bromidion lehet).

Az összetételénél fogva az anyag nagyon olcsó, nagyon olcsón előállítható, mégis nagyon jó a hatásfoka rendkívül kis vastagságban is: nem csoda, hogy a sajtó egy-két éve nagyon felkapta az „újságpapír olcsóságú" új napelemek témáját. Az áttörés azonban késik, ahogy korábban egy lábjegyzetben megírtuk, az anyag nem eléggé stabil, nedvesség, pára hatására az ülepítéssel, majd hevítéssel előállított vékony réteg tönkremegy, feloldódik, és még a fémelektródát is megtámadja a bomlástermék. A teljes, hermetikus becsomagolás pedig nagyon megdrágítja a terméket, ráadásul legtöbbször az elektródák is aranyból készülnek, és a termék szennyező ólmot is tartalmazna. Gond még, hogy nagyobb méretben az elem nem gyártható.

Van-e áttörés?

2015-től ömleni kezdett a pénz a kutatásba. Az Oxford PV, a fejlesztés egyik pionírja az Európai Befektetési Banktól kapott 15 millió eurót (mintegy ötmilliárd forintnak megfelelő összeget), a lengyel Saule Technologies egy japán alaptól kapott tőkeinjekciót, és számtalan új cég jött létre Dél-Koreától az USÁ-n át Szaúd-Arábiáig. Az áttörést számukra az jelentette, hogy a perovszkit réteget ötvözték a szilikon-napelemmel, és így „tandem", többrétegű terméket állítottak elő. A Saule ez év elején jelentette be, hogy az idehaza is ismert Skanskával már el is kezdte egy mintaberuházás megvalósítását, míg az oxfordiak nyáron jelentették be, hogy nemcsak új rekordot, 27,3% hatásfokot értek el, hanem sikerült elérni a lapkákkal a 15,6x15,6 cm-es, a régebbi napelemeknél szokványos méretet is. (És mellékesen német fejlesztési pénzekből is kaptak további néhány millió eurót, ami után többek között a Frauenhofer Intézetet és a Berlini Egyetemet is bevonták a fejlesztésbe).

Hogyan tovább?

A lelkesebbek szerint az ostyaformátumú első generációs és a vékonyfilmes második generációs napelemek után beköszöntött a harmadik generációs, perovszkit-napelemek korszaka. De a kutatók közben tovább dolgoznak, az oxfordiak például lencsékkel gyűjtenék a napsugarakat kisebb lapocskákra, és sikerült erre a célra perovszkit-lapokat előállítani. Mások, például egy stanfordi kutatócsapat a gyártáson keresztül próbálja pontosabb klóradagolással javítani a perovszkit minőségét.

Csanády Pál