Naperőműhöz elég nagy perovszkitpanelek készültek

A perovszkit napelemek évek óta kis laboratóriumi mintákon döntenek hatékonysági rekordokat, miközben a valódi tetőkön továbbra is szilíciumpanelek működnek. A Nanjing University vezette kutatócsoport most hagyományos napelem méretű, 1,2 × 0,6 méteres perovszkitmodulokat készített; a teszten a legjobb 158,4 wattot adott le stabilan (Nanjing University). A Nature augusztus 12-én közölt tanulmánya azt mutatja, hogy az anyag naperőműben használható méretben is megőrizheti a hatékonyságát (Tanulmány).

A méretnövelés azért nehéz, mert a cellák gyártásakor egy nagyon vékony kristályréteget kell bevonni. Ez a réteg alakítja a fényt elektromos árammá. Egy apró próbacella bevonása olyan, mintha bélyeget festenénk: kis felületen könnyű szinte hibátlan réteget készíteni. Egy panelnél viszont sokkal nagyobb területet kell egyenletesen bevonni, majd számos keskeny cellasávot elektromosan összekötni. Minél nagyobb a felület, annál több apró hiba jelenik meg.

Ezek a hibák energiát pazarolnak. A kristály valamely hibapontjánál a napfény által felszabadított elektromos töltés egy része elvész, mielőtt hasznos áramként eljutna a vezetékekhez. Ha sok ilyen pont van egy nagy panelen, az már észrevehetően csökkenti a teljesítményét.

Hatékonyabb felületkezelés

A vegyészek passziválással mérséklik ezeket a veszteségeket: vegyi kezelést alkalmaznak a réteg felületén, hogy kevésbé károsítsák a hibák a működést. A kutatók szerint a szokásos, ammónium-halogenid vegyületekre épülő kezelések nagy felületen nem terülnek egyenletesen, melegítéskor pedig lebomlanak. Helyettük ólom-dioleátot használtak. Tanulmányuk szerint ez az ólomtartalmú vegyület stabilabb felületi réteget képez, és csökkenti a töltésveszteséget (Tanulmány). A Renshine Solar gyártó, a Beijing Institute of Technology és a kanadai University of Victoria kutatóit is magában foglaló csapat ezután valódi modulokon próbálta ki az eljárást.

Mit tud egy teljes méretű panel?

A legszigorúbb adat a teljes felületre számított hatásfok: ez azt mutatja meg, hogy a panelre érkező fény energiájának mekkora részét alakítja árammá. A 0,72 m²-es modul hatásfoka a teljes felületet, így a keretet és az áramot nem termelő vezetősávokat is beleszámítva 22,0 százalék volt (Tanulmány).

Nem egyetlen szerencsés panelről van szó: a csapat 150 nagyméretű modult gyártott, amelyek teljesítménye átlagosan 144 watt volt. A 158 wattos csúcsteljesítmény tehát a sorozat legjobb darabjáé, nem az átlagos modulé (Nanjing University).

A kisebb modul hozta a címben szereplő rekordot: 810 cm²-es aktív felületén 24,0 százalékos hatásfokot mértek; az aktív felületből kihagyják a passzív kereteket. Az eredményt a TÜV SÜD China vizsgálóvállalat hitelesítette (pv magazine). Mivel a modul mérete és a mérés szabálya is eltér, a 24,0 és a 22,0 százalékos érték közvetlenül nem hasonlítható össze.

A perovszkitok régóta ismert gyenge pontja a tartósság: hő és nedvesség hatására romlik a teljesítményük. A szokásos nedves hőteszten a paneleket 85 °C-on és 85 százalékos páratartalom mellett tartják, hogy felgyorsítsák az öregedést. Az egyetem beszámolója szerint a kezelt modulok 1300 óra után hatásfokuk mintegy 2 százalékát veszítették el (Nanjing University). Az egyetem adatai alapján a korábbi, ammóniumalapú kezelést kapott modulok ugyanilyen körülmények között körülbelül 39 százalékot veszítettek. Az ilyen tesztek gyorsan felszínre hozzák a gyenge pontokat, de nem mutatják meg, hogyan öregszik egy panel évtizedeken át a szabadban.

Tavaszi összevetés a szilíciummal

A csapat a paneleket a szabadban is kipróbálta. Az egyetem közlése szerint egy 1 MW-os perovszkitrendszer ugyanazon a földre telepített naperőműben működött, mint egy 3,5 MW-os, kereskedelmi szilíciumrendszer (Nanjing University). Mivel a két rendszer mérete eltért, az összehasonlításban a beépített teljesítményre vetített napi áramtermelést vették alapul.

Az egyetem adatai szerint ezen a mércén a perovszkitrendszer 2026 márciusában 3,42, áprilisában 3,79, májusában pedig 5,81 százalékkal teljesített jobban. Ezek a számok egyetlen helyszín egyetlen tavaszáról szóló egyetemi közlésből származnak. A South China Morning Post és más lapok átvették az adatokat, de önállóan nem ellenőrizték őket.

A Nanjing University csapata méteres nagyságrendű perovszkitmodulokat gyártott, hitelesített hatásfokrekordot ért el, és a tesztjeiben alkalmazott felületkezeléssel jelentősen lassította a nedves hő okozta károsodást. Ahhoz, hogy kiderüljön, élettartamuk alatt valóban több áramot termelnek-e a szilíciumpaneleknél, több éghajlati övezetből származó, többéves kültéri termelési adatokra és gyári költségadatokra lesz szükség. Ezeket várhatóan Renshine és partnerei teszik majd közzé.