Az átmeneti fém kalkogenid vagy TMD napelemek a szilíciumhoz képest nagyobb abszorpciós együtthatóval és félvezető tulajdonságokkal büszkélkedhetnek – írja az Interesting Engineering.
A tisztább és zöldebb energia iránti növekvő kereslet világszerte növelte a szél- és napenergia-berendezések számát. Míg a szélturbinák napról napra nagyobbak lesznek, és a tengerpartra települnek, addig a napelemek rugalmasan telepíthetők még a zsúfolt helyeken, például a városokban is.
Korábban beszámoltunk róla, hogy Európában díszíthetik napelemek az erkélyeket is, amelyek a felhasználóknak lehetőséget kínálnak arra, hogy csökkentsék a fosszilis tüzelőanyagoktól való függőségüket, miközben továbbra is a hálózathoz kapcsolódnak.
Az átlátszó napelemeket már évek óta az ablakok „következő generációjaként” emlegetik, amelyek nyílászáróként és egyben energiatermelő egységként is szolgálnak.
Ennek az álomnak az egyik legnagyobb akadálya a napelemek áttetszősége (pontosabban át nem tetszősége) volt, amit a TMD napelemekkel lehetne megoldani.
Az átlátszó napelemeket már évek óta az ablakok „következő generációjaként” emlegetik, amelyek nyílászáróként és egyben energiatermelő egységként is szolgálnak. (Fotó: Canva)
A TMD napelemek nagy hatékonyságot ígérnek, mivel nagyobb abszorpciós együtthatóval rendelkeznek. A TMD azonban emelett két további előnyt kínál. Először is, az anyag rendkívül rugalmas, és különböző felületeken használható.
A másik az, hogy félig átlátszó napelemek készíthetők belőle, amelyek olyan megoldásokban használhatók, mint például a napelemes ablakok. A TMD napelemek együttesen forradalmasíthatják a napenergia felhasználását a repülőgépiparban, a viselhető eszközökben és az építőiparban, ahol egy könnyű és félig átlátszó napelem hatékony lehet.
A TMD napelemek gyártási folyamata előmozdíthatja a nagyléptékű alkalmazásokat.
A Stanford és a belgiumi Imec kutatói együttműködve egy új TMD-gyártási technikát fejlesztettek ki, amellyel réteges van der Waals-struktúrájú, wolfram-diszelenid (WSe2) filmek állíthatók elő ostyaméretű rétegekből – olvasható egy tanulmányban.
Ez a technika 144 nanoszekundumra növelte az anyag töltéshordozó-élettartamát, ami 14-szer jobb, mint bármely korábban előállított TMD-film – tették hozzá a kutatók.
Együttműködésük eredménye egy 150 mm-es ostyára helyezett, porlasztással előállított, többrétegű, 30 nm-nél nem vastagabb WSe2 film. A kutatók kétféle szelénezési megközelítést alkalmaztak: szilárd forrásból származó szelén (SS-Se) vagy hidrogén-szelenid (H2Se) prekurzor.
A szilárd forrásból származó szelénezés magasabb, 900 Celsius-fokos hőmérsékletet igényel, míg a H2Se szelénezés 1200 650 Celsius-fokos hőmérsékleten is végbemehet. Az alkalmazott eljárástól függetlenül a létrehozott WSe2 film energiasávköze 1,2-1,3eV-os sávhézaggal rendelkezik, így ideális a napelemekben való felhasználásra.
A kutatók szerint az adalékolás és a kontaktusok javításával a napelem 22,3 százalékos energiaátalakítási hatásfokot érhet el. Ez összevethető a kereskedelmi forgalomban kapható napelemekkel, és megnyitja az utat a rugalmas napelemek széles körű alkalmazása előtt a különböző alkalmazásokban.
A kutatók hozzátették, hogy a WSe2 napelemek magasabb hordozó élettartama révén akár 64 W/gramm teljesítményt is elérhetnek egy csomagolt cellában, vagy akár 3 W/gramm teljesítményt egy napelemmodulban.
Az előállítási folyamat nemcsak egyszerű, hanem alacsony költségű is, ami új jövőt ígér a fotovoltaika és a nanoelektronika számára egyaránt.
Kiemelt kép forrása: Canva
Devenyi Dalma
