A címet olvasva jelen sorok írójának először egy különleges és furcsa mese ötlete jutott eszébe, hiszen elsőre hihetetlen hogy ez a két dolog; a sokunk által kedvelt gyümölcs (igen, a paradicsom botanikai értelemben gyümölcs, nem pedig zöldség) és egy a napjainkat – szó szerint és átvitt értelemben is – meghatározó technológia egy mondatba került.
Ám bármennyire is kattintás vadásznak hangzik, a cikk címe alapvetően igaz hiszen kínai tudósok a paradicsom egy speciális vegyületének segítségével alkottak hatékonyabb és ellenállóbb napcellákat.
Jelenleg nagyjából két technológia versenyzik (és ezek különféle variációja, az átlátszó panelektől a hajlítható, stb. megoldásokig) a napelem piacon: az egyik a ma már szinte mindenhol látható és talán már hagyományosnak is mondható szilícium alapú, monokristályos napelem, míg a másik – melynek fejlesztése az utóbbi években elképesztően felgyorsult – a perovszkit alapú (kalcium-titanát ásványból készült) megoldások. Ez utóbbi technológiának azonban van egy elég nagy hátránya a szilícium alapú megoldásokkal szemben, mégpedig az, hogy meglehetősen érzékeny a külső behatásokra és a teljesítményük is hamarabb degradálódik, mint elterjedtebb társaiké.
Cserébe sokkal olcsóbb gyártani a perovszkit alapú napcellákat – 2021-ben épp itt a “szomszédban”, Lengyelországban kezdődött meg ezen panelek nagyipari gyártása, ahol egészen egyedi módon, nyomtatással viszik fel a perovszkit-réteget az átlátszó műanyag lapokra -, így nem csoda, hogy a perovszkit-alapú fejlesztésekről egyre többet hallunk.
PerkinElmer Lambda 1050+ UV/Vis/NIR
A napenergia-iparban manapság az egyik leggyakoribb mérési megoldás az anyag felületi reflexiójának mérése. Ezek az anyagok lehetnek fémbevonatok, félvezető bevonatok, az ablakok anyagán lévő különféle antireflexiós bevonatok, valamint akár maga az ablaküveg. Bár mind az áteresztés, mind a fényvisszaverő képesség fontos az iparág számára, a napelemek tekintetében a második – fényvisszaverő képesség – mérése az egyik legfontosabb szempont. Ezeket a méréseket leggyakrabban 300 nm és 1500 nm között végzik, ott ahol a napelem a napenergiára reagál és amely mérésre a PerkinElmer Lambda 1050+ UV/Vis/NIR laboreszköz tökéletesen alkalmas.
A perovszkit napelemek másik óriási előnye hogy bár az élettartamuk jelenleg alacsonyabb, addig a hatékonyságuk sokkal nagyobb szilícium alapú megoldásoknál. Míg a monokristályos napelemek elméleti határa 26 % (jelenleg átlagosan 20 % körüli a legjobb hatásfokú monokristályos napelem) addig a perovszkit cellák akár 40%-os hatásfokkal is üzemelhetnek a későbbiekben. És ha már ennyiszer felmerült a kalcium-titanát alapú napelemek sérülékenysége, itt jön a képbe egy új kínai fejlesztés melynek során a paradicsom segített ellenállóbbá tenni ezt a technológiát. A kínai Csangcsun városában található Csilini Egyetem kutatói, ugyanis likopin hozzáadásával – ami egy erős antioxidáns hatású pigment amit a paradicsomból vontak ki – ellenállóbbá tették a perovszkitcellákat. Ez a pigment (ami sok más piros húsú gyümölcsben is megtalálható) védi meg többek közt az ember bőrét is az UV-sugárzástól és a kutatók elmondása szerint arra voltak kíváncsiak, hogy vajon ez a védelem alkalmazható-e a napcellák esetében is.
Meglepetésükre a likopinnal kezelt napelemek nemcsak tartósabbak lettek (mindössze csak 8 százalékkal csökkent a hatásfokuk 3500 órányi működés után), de a napfény elektromos energiává való átalakításában is 3 százalékponttal hatékonyabbak voltak. Ez az eredmény annak köszönhető, hogy a likopin csökkenteni tudta a perovszkit kristályszerkezetében a mikroszkopikus szemcsék mennyiségét, de jótékonyan hatott az oxidációs folyamatokra is, ezzel megnövelve a napcellák élettartamát.
(Megkértük a Dall-E AI képgenerátort, hogy alkosson nekünk néhány képet a "kis paradicsom és a napelem" kifejezésekre sima illusztrációként, és úgy is, mintha ez egy gyerekkönyv borítója lenne. Íme az eredmények.)
Messze van még azonban az út vége, hiszen valószínűleg a kínai szakemberek is tisztában vannak azzal, amit a New Scientist-nek nyilatkozó kutatók is megerősítettek, hogy bár papíron jól mutat a 3500 órás működés, de a valóságban egy-egy ilyen napelemnek évtizedekig kell szolgálnia. Ettől függetlenül az eredmények ígéretesek, így biztosan hallunk még a perovszkitcellákról a jövőben, hiszen egy hatékonyabb (a technológia akár 40%-os hatásfokra is képes, gyorsabban és olcsóbban gyártható napelem-technológia jócskán lerövidíti azt az időt, amíg egy ilyen beruházás megtérül. Addig pedig talán egyszer egy nyugalmasabb, késő nyári estén, egy pohár jó fehérbor és egy komolyabb grillezés után, lehet hogy elkészül “A kis paradicsom és a napcella” című mese is, addig viszont mi biztosan drukkolunk, hogy a jó minőségű és hosszú élettartamú perovszkitcellák a piacra kerüljenek.
