Forradalom a napenergiában: a Chemnitzi Műszaki Egyetem szerves sejteket kutat!

Forradalom a napenergiában: a Chemnitzi Műszaki Egyetem szerves sejteket kutat!

A szerves napelemek kutatása lendületet kapott az elmúlt években, különösen a Chemnitzi Műszaki Egyetemen, ahol a Prof. Dr. Carsten Deibel vezette csapat intenzíven dolgozik ezen technológiák hatékonyságának növelésén. A hangsúly itt a lassú töltéshordozók megértésén van, amelyek jelentős szállítási ellenállásért felelősek. Ez a jelenség a napelemek kitöltési tényezőjét és általános teljesítményét egyaránt befolyásolja. A kutatás eredményeit olyan neves folyóiratokban teszik közzé, mint a „Reports on Progress in Physics” és „Advanced Energy Materials”, hogy új betekintést nyújtsanak a tudományos közösségnek.

Az interdiszciplináris együttműködés elengedhetetlen része ennek a haladásnak. A DFG „Nyomtatott és stabil szerves fotovoltaik nem fullerén akceptorokkal – NÉPSZERŰ” kutatócsoport részeként több német és brit egyetem szakértői dolgoztak olyan projekteken, amelyeket mintegy ötmillió euróval finanszíroznak. Ennek a csoportnak a célja a szerves napelemek tökéletesítése és optimalizálása a tömeggyártáshoz.

A szerves napelemek szerepe

Az egységes szerves vegyi anyagokból, különösen szénhidrogén-vegyületekből, például műanyagokból álló szerves napelemek számos előnnyel rendelkeznek a hagyományos technológiákkal szemben. 2018 augusztusában hatásfokuk 17,3% volt, ami alacsonyabb, mint a szervetlen napelemeké, de kiemelkedik költséghatékony és sokoldalú gyártási folyamataival. Az első szerves napelemeket Ching W. Tang fejlesztette ki 1985-ben, és még mindig konjugált polimerekre és fullerénekre támaszkodnak a rétegeikben.

Az egyik legnagyobb kihívás a teherhordozók lassú mozgása. Ezek a problémák kikerülhetők egy donor-akceptor rendszerrel, amely lehetővé teszi a gyors töltésátvitelt. Ezeknek a celláknak az aktív rétege egy átlátszó, vezetőképes elektródán van lerakva, amely maximalizálja a fényelnyelést, míg a fémelektróda a réteg másik oldalán gyűjti össze az összegyűjtött töltéshordozókat.

Innovációk és kihívások

A Chemnitzi Műszaki Egyetemen végzett kutatások mellett az ehhez hasonló intézmények is folytatnak tevékenységet Fraunhofer Napenergia-rendszerek Intézete innovatív megközelítések szerves napelemek előállítására. Olcsóbb és környezetbarátabb anyagokon dolgoznak, amelyek kereskedelmi használatra is megfizethetők. A rugalmas, könnyű átlátszó cellák fejlesztése úttörő alkalmazási területeket nyithat meg, például integrált megoldásként ablakrendszerekben vagy mezőgazdasági védőfóliákban, amelyek védelmet nyújtanak és hozzájárulnak az energiatermeléshez.

Bár a szerves fotovoltaikus technológia az elmúlt években előrehaladást ért el, a hosszú távú stabilitás továbbra is a kereskedelmi áttörés egyik fő akadálya. Az olyan vállalatokat, mint a Heliatek, azért alapították, hogy ezeket a technológiákat tömeggyártásba vigyék, de még mindig szükség van fejlesztésekre, hogy optimalizálják ezeknek a celláknak a napfényben való élettartamát és hatékonyságát. Az organikus napelemek stabil piaci környezetének megteremtése nemcsak technológiai fejlesztéseket igényel, hanem a költségek csökkentését szolgáló gazdasági stratégiákat is.

A jelenlegi fejlemények azt mutatják, hogy a szerves napenergia területén egyre fontosabb az élénkség és az újító szellem. A kutatási projektek és a vállalatok arra törekednek, hogy leküzdjék a kihívásokat, és ezáltal felismerjék e technológia előnyeit a szélesebb körű alkalmazás érdekében.