Innováció

A tudósok fényáteresztő, napenergiával működő tetőt fejlesztenek üvegházakhoz

S.Rita | 2023.06.13. 01:00

A tudósok napelemes tetőket készítettek üvegházak számára, de ezek nem akármilyen napelemek. A UCLA kutatócsoportja félig átlátszó, szerves fotovoltaikus elemeket fejlesztett ki, amelyek további stabilitást biztosítanak, így az üvegházban lévő növények továbbra is kaphatnak napfényt, miközben a napelemek energiát gyűjtenek az üvegház más részeinek energiaellátásához.

 

Az üvegházi környezetben a napelemek segíthetnek a működési elemek, például az öntözőrendszerek vagy a világítás vezérlésében. A tetőre telepítve azonban a napelemek általában mindent beárnyékolnának az üvegtető alatt. Ez azt jelenti, hogy a növényeknek a napfény helyett a termesztőfényekre kellene támaszkodniuk – írja az EcoWatch.

A félig átlátszó szerves fotovoltaika megoldást jelenthetne, de a szerves fotovoltaika jellemzően nem elég stabil, így kevésbé megbízhatóan biztosítja az üvegház folyamatos energiaellátását. Ezért egy tudóscsoport a stabilabb szerves fotovoltaikához egy L-glutationból (egy természetesen előforduló antioxidánsból) álló közbülső réteget vezetett be.

Az üvegházi környezetben a napelemek segíthetnek a működési elemek, például az öntözőrendszerek vagy a világítás vezérlésében. (Fotó: UCLA)

 

Hosszabb élettartam, jobb hatásfok

„A köztes réteg hatékonyan elnyomja az elektrontranszportrétegből napfény hatására keletkező gyököket, és megakadályozza a szerves fotoaktív réteg szerkezeti bomlását működés közben” – magyarázták a tudósok a Nature Sustainability című folyóiratban megjelent tanulmányukban. A töltéshordozó-rekombinációs helyként szolgáló hibákat a redukált molekulák elektrondonor funkciós csoportjai semlegesítik, ami javítja a fotovoltaikus teljesítményt.[/idezet]

Az így kapott félig átlátszó szerves fotovoltaikus elemek hosszabb élettartamú és jobb hatásfokú napelemeknek bizonyultak anélkül, hogy az üvegházi prototípuson belüli növények számára blokkolnák a napfényt.

A szerves fotovoltaikusok általában rövidebb élettartamúak, mint a szervetlen fotovoltaikusok, mivel a szerves napelemek oxidálódhatnak, amikor napfénynek vannak kitéve. Az L-glutation réteg azonban segít megakadályozni az oxidációt. A működési stabilitás több mint 1000 óra elteltével 84,8%-os megtartást mutatott, amit a tanulmány szerzői figyelemre méltónak neveztek. Az L-glutation közbülső réteg nélkül a szerves fotovoltaikusok 1000 óra után összehasonlításképpen kevesebb mint 20%-os megtartási értékkel rendelkeznének.

„A szerves anyagok nagyon alkalmasak az agrovoltaikához fényelnyelő szelektivitásuk miatt” – mondta Yang Yang, a UCLA anyagtudósa és a tanulmány egyik szerzője. A fő hátrányuk, amely eddig megakadályozta széles körű alkalmazásukat a stabilitásuk hiánya.

 

A növényekre is jó hatással van

A napelemek a növények növekedését is javították. A tudósok két üvegházban termesztettek növényeket, köztük mungóbabot, brokkolit és búzát. Egy átlátszó üvegházban, amelynek tetején szervetlen fotovoltaikus elemek szegmensei voltak, és egy üvegházban, amelynek tetején szerves fotovoltaikus elemek voltak, amelyekhez L-glutation réteget adtak.

Az oxidáció megakadályozása mellett az L-glutation az UV-sugarakat és az infravörös sugarakat is blokkolta. Így a szerves fotovoltaikával ellátott üvegházban lévő növények gyorsabban növekedtek.

„Nem számítottunk arra, hogy a szerves napelemek felülmúlják a hagyományos üvegtetős üvegházak teljesítményét” – mondta Yepin Zhao vezető szerző, ahogy arról az Electrek beszámolt. „De többször megismételtük a kísérleteket ugyanazzal az eredménnyel, és további kutatások és elemzések után rájöttünk, hogy a növényeknek nincs szükségük annyi napfényre a növekedéshez, mint eredetileg gondoltuk. Valójában a túl sok napsütés több kárt okozhat, mint hasznot. Különösen az olyan éghajlaton, mint Kalifornia, ahol a napfény bőségesebb”.

A tanulmány lehetőséget ígér a félig átlátszó szerves fotovoltaika mezőgazdasági felhasználására. Ahelyett, hogy nagyméretű napelemeket telepítenének a földekre, a gazdák ezeket a napelemeket üvegházakra építhetnék, és energiát gyűjthetnének az üvegházak és más mezőgazdasági műveletek számára. A tanulmány szerzői most együttműködtek egy induló vállalkozás létrehozásában, remélve, hogy végül ipari felhasználásra fejleszthetik ezeket a szerves napelemeket, és akár üvegházakat is árusíthatnak a beépített stabil, félig átlátszó szerves fotovoltaikus elemekkel a tetőkön.

 

Kiemelt kép forrása: Canva

  S.Rita
Bejegyzés megosztása
Ajánlott cikkek
Iratkozz fel hírlevelünkre!
©2024 NRGREPORT, Minden jog fenntartva.