Technika

A szén nanocsövekből készült napelem olcsóbb és rugalmasabb

Mivel Földünk bővelkedik szénben, a szén nanocsövekből készült napelemek valószínűleg növelik majd a megújuló energia iránti keresletet, hiszen lehetővé teszik, hogy hosszú életű és költséghatékony paneleket állítsanak elő – írja a sciencedaily.com. Ráadásul a szén nanocsövekből készült napelemek rugalmasak, így különböző anyagokra, például textilre is könnyedén rá lehet őket applikálni. A hordozható energiaforrásokat pedig személyes, vagy akár hadászati célra is fel lehet használni. A Mark C. Hersam és Tobin J Marks vegyészmérnökök vezette kutatás eredményeit az Advanced Energy Materials 2011. októberi száma közölte. Ez egy új tudományos folyóirat, amely kifejezetten az energiatermelésre alkalmas anyagokat hivatott bemutatni.

A napelemek több rétegből állnak, beleértve egy áttetsző vezető réteget, amely lehetővé teszi, hogy a napsugarak behatoljanak a cellába, és vezeti a megtermelt áramot. Kevés anyag rendelkezik ilyen tulajdonságokkal. Jelenleg leginkább az indium és ón-oxid ötvözetet használják, hiszen ez egyszerre átlátszó és áramvezető, de ez az anyag két szempontból sem ideális. Az indium-ón-oxid egyrészt alapvetően törékeny, rideg, így kizárt az olyan helyzetekben történő az alkalmazása, ahol fontos lenne a rugalmasság. Másrészt az indium viszonylag ritka, tehát a napelemek iránt növekvő kereslet miatt folyamatosan drágul.

„Ha a napelemek valóban széles körben elterjednek – ezt mindnyájan reméljük –, akkor valószínűleg előbb-utóbb szembe kell néznünk az indium-hiánnyal. Ezért nagyon fontos, hogy találjunk olyan anyagokat, amelyekkel az indiumot tökéletesen helyettesíteni lehet” – mondta Hersam. Hersam és Marks csapata pedig kifejlesztett egy ilyen anyagot. Az egyfalú szén nanocsövek apró, üreges henger alakúak és szénmolekulákból állnak, átmérőjük mindössze egy nanométer.

A szén nanocső alapvetően jó kiindulási pontként szolgált a kutatáshoz, hiszen azt már eddig is tudni lehetett, hogy nagyon jó vezető képességekkel rendelkezik és áttetsző. A nanocsövek tulajdonságát átmérőjük és királis szögük határozza meg, ez utóbbival írhatjuk le a nanocsöveket alkotó szénmolekulák elrendezését. E két változó függvényében a nanocső lehet fém, és lehet félvezető.

A kutatás során arra jöttek rá, hogy a fém nanocsövek 50-szer hatékonyabban alkalmazhatók a napelemeknél, mint a félvezető nanocsövek. „Pontosan meg tudtuk határozni azt az anyagot, amely hatékonyabbá teszi a napelemek működését” – tette hozzá Hersam. És mivel a szén nanocső az indium-ón-oxiddal szemben rugalmas, a felfedezés következtében számos új módon lehet használni majd a napelemeket, például sátrak tetejére, ruhákra, hátizsákokra is fel lehet majd szerelni. „Már sokkal könnyebb elképzelni, hogy a napelemek a mindennapi élet szerves részét képezik majd” – mondta Hersam. A kutatók most azt vizsgálják, hogy a napelemek egyéb rétegeit is lehet-e helyettesíteni szén nanocsövekkel.