Kiderült, mi szükséges a napelemek további hatékonyságnöveléséhez

A napelemek hatékonysága a technológia továbbfejlesztésére irányuló erőfeszítések nyomán a kezdetek óta folyamatosan javul. Egy nemrégiben megjelent tanulmány azt a kérdést vizsgálta, hogy milyen összefüggés áll fenn a kutatások intenzitása, és az elért hatékonyságnövekedés között. Mint kiderült, viszonylag nagy pontossággal megjósolható a várható fejlődés, pusztán a területen megjelenő publikációk száma alapján.

A Luxemburgi Egyetem és az egyesült államokbeli Utah Egyetem kutatói által készített tanulmány megállapította, hogy a napelemek hatékonyságának növekedése az elmúlt évtizedekben igen szoros korrelációt mutatott a kutatás-fejlesztéssel, ami kiemeli a tudományos intézmények döntő szerepét a megújuló energiára történő átállás folyamatában. Ahogyan a tanulmányt készítő tudósok megjegyezték:

„A napelemek hatékonyságának fejlődését általában az idő függvényében mérik, ami azonban fontos, az nem az eltelt idő, hanem a hatékonyság javításához szükséges kutatási erőfeszítés.”

Véleményük szerint fontos feltárni a kristályos szilícium alternatíváit jelentő anyagokban rejlő potenciált is, hogy képet alkothassunk a költségek további csökkentésének lehetőségeiről. A K+F-erőfeszítéseket a műszaki publikációk kumulatív számában mérték, azt feltételezve, hogy a különböző technológiák esetén minden egyes újabb publikáció hasonló mértékben mozdítja elő az adott terület fejlődését. A vizsgálatuk eredményeként végül megállapították, hogy a kutatók száma és a kutatás hatékonysága, valamint az idő és a rendelkezésre álló erőforrások szigorúan korrelálnak a hatékonyság növelésével.

„Meglepő módon a szilícium, a Cu(In,Ga)Se2 (CIGSe), a CdTe és a halogén perovszkit technológiák mindegyike lényegében ugyanazt a tanulási görbét követte, és tízezer publikáció megjelenése után 20-24 százalékos hatékonyságot sikerült elérniük.” – állítja a tanulmány. És azt is, hogy a napelemek hatékonysága a közzétett tudományos cikkek számának minden egyes nagyságrendi növekedésével öt százalékkal emelkedett.  Ami azt jelenti, hogy ha az öt százalékról tízre emelkedő hatékonyság eléréséhez száz publikációra van szükség, akkor ahhoz, hogy tízről 15 százalékra nőhessen ez a hatásfok, további ezer publikációra van szükség, stb.

Forrás: PJ Dale – Efficiency versus effort: A better way to compare best photovoltaic research cell efficiencies?

A hatékonyság azért fontos kérdés egy napelem esetében, mert minél nagyobb teljesítményt tudunk „kipréselni” egy-egy egységnyi méretű panelből, annál alacsonyabb lesz a telepítés fajlagos költsége.

A kristályos szilíciumból készült napelem nagyszerűen bevált a gyakorlatban, azonban az alapanyagául szolgáló poliszilícium előállítás igen magas, 1000 Celsius-fok feletti hőmérsékleten történik, ami meglehetősen energiaigényessé teszi a folyamatot. A legtöbb alternatív technológia alapját képező anyag előállítása, mint például a perovszkité, ennél jóval kevesebb energiát kíván. Ez utóbbi azt jelenti, hogy a gyártásukkal és elterjedésükkel akár Európa is labdába rúghat a poliszilícium alapú napelemgyártást uraló Kína mellett. Ehhez sok kutatásra van még szükség, ám a fejlesztés érdekében tett erőfeszítések – ahogyan arra a tanulmány is rámutatott – viszonylag megbízhatóan képesek hozni az elvárt eredményeket.

A laboratóriumi áttörések azonban önmagukban nem elegendőek a kívánt sikerhez. Arra is szükség lesz, hogy a kutatási eredményeket piacképes termékekké fejlesszék. Egy másik tanulmány azt a kérdést járta körül, hogy ez a folyamat átlagosan mennyi időt vesz igénybe, erről szól az alábbi cikkünk:

Mikorra lesz megvásárolható termék egy laboratóriumi felfedezésből?

Címlapkép: Saule Technologies

dr. Papp László (Sol Invictus)

Technológiai elemző, és a Villanyautosok.hu csapatának megújuló energiákkal, energiatárolással, illetve piaci trendekkel foglalkozó szakértője. Célja, hogy minél többek számára tegye egyértelművé, hogy a fenntartható jövő gazdaságilag is a legracionálisabb választás.