Technika

Áttörést érhettek el a napelem fejlesztők

A kadmium-tellurid (CdTe) áttörés hatékonyabb napelem cellákat eredményezhet. Új bepillantás a folyamatba, amelynek során a klór javítja a kadmium-tellurid (CdTe) cellák teljesítményét, így azok még magasabb hatékonyság elérésére képesek, az egyesült királyságbeli Loughborough Egyetem kutatócsoportja szerint.

Ingyen napelem! 100%-os EU-s támogatással. Kalkuláljon itt ingyenesen (x)

A First Solar tartja a 22,1%-os hatékonysági rekordot a laboratóriumi kadmium-tellurid cellák között.  Új bepillantás a folyamatba, amelynek során a klór javítja a kadmium-tellurid (CdTe) cellák teljesítményét, így azok még magasabb hatékonyság elérésére képesek, az egyesült királyságbeli Loughborough Egyetem kutatócsoportja szerint. A csoport célja a klór szerepének megértése egyrészt a cellák hatékonyságának javításában, másrészt a rétegződési hibák néven ismert meghibásodások megszüntetésében. A csapat által korábban végzett vizsgálat azt találta, hogy azok a kristályhatárok a felelősek a cellák gyengébb teljesítményéért, amelyeknél a különböző irányultságú kristályok kapcsolódnak. Ezek a kristályhatárok olyan hibákat tartalmaznak, amelyek csapdaként hatnak az elektronokra, és „aktívvá” teszik ezeket a területeket. Egy passziválás néven ismert folyamat során a tudósok igazolták, hogy a klór képes megszüntetni a csapdák némelyikének aktivitását és a kristályhatárokat kevésbé aktívvá tenni – így ezzel megnövelni a kadmium-tellurid cellák hatékonyságát. Bár hiányzó láncszemként annak megértését jelölték meg, hogy hogyan tűnnek el a rétegződési hibák, az új kutatás arra derített fényt, hogy amennyiben elegendő klór van jelen a kristályhatárokban, akkor kiváltja a rangsorolási mechanizmus, amely eltávolítja a szerkezetből ezeket a rétegződési hibákat.

„Bár a rétegződési hibák eltűnése nem az, ami kiváltja a javuló hatékonyságot, ha ezek eltűntek, akkor az annak a jele, hogy a kadmium-tellurid cella jó teljesítményt fog felmutatni. Ezt korábban soha nem sikerült kimutatni” – jelezte a Loughborough University munkatársa, Dr Pooja Goddard. Következő lépésként a további fejlesztések módjának meghatározását jelölte meg, a kadmium-tellurid olyan elemekkel történő adalékolása formájában, amelyek 25% fölé viszik a hatékonyságot. „A hatékonyság terén elért minden csekély nyereség azt jelenti, hogy a technológia egyre versenyképesebbé válik a jelenlegi szilíciumalapú technológiával szemben.” Globális viszonylatban több mint 25 GW kadmium-tellurid modul telepítésére került már sor a Loughborough University közlése szerint, amelyben leszögezték, hogy a technológiában benne rejlik a hatékonyság alapján mért versenyképesség, azonban a szilícium-alapú modulok gyártási költségei még mindig alacsonyabbak.

A kezeletlen CdTe hatékonysága rendkívül alacsony, rendszerint csupán 1% körüli. Azonban ha a CdTe modulokat klórral kezelik – ami a kadmium-tellurid 420oC hőmérsékleten, 20 percen át kadmium-kloriddal történő kezelését foglalja magában –, akkor a hatékonyságuk ugrásszerűen javul. A kadmium-tellurid cellák hatékonysági rekordját, a 22,1%-ot a First SOlar állította fel még 2016-ban. Az egyesült államokbeli gyártó tavaly 5,5 GW-ot gyártott a kadmium-tellurid vékonyfilm modulokból, és jelenleg a bővítésen dolgozik egy új modulgyár Ohio államban való előkészítésével. Az Egyesült Államok energiáért és megújuló energiáért felelős minisztériumának Energia Labortóriumának (US Department of Energy’s National Renewable Energy Laboratory, NREL) Energiaügyi Minisztériuma (Department of Energy, DOE) nemrégiben biztosított finanszírozást egy olyan konzorcium felállítására, amelynek célja a belföldi CdTe modulgyártás ipari méretűvé bővítése, a 26% fölötti hatékonyságú cellák elérése és a modulok költségének wattonként 0,15 USD alá szorítása. A DOE szerint a vékonyfilm technológiák később akár 20%-át is kitehetik az Egyesült Államokban telepített moduloknak.

Tavaly a DSM Advanced Solar és a független energiatermelő SolarKapital 4% energianyereséget ért el egy németországi 500kWp teljesítményű naperőműnél azzal, hogy a First Solar CdTe moduljain alkalmazták a DSM antireflexiós bevonat technológiáját.

 

Kép: First Solar