40% feletti rekordhatásfok a napelemtechnikában!

Bizonyára a kedves [m]érnökbázis olvasók nem csodálkoznak rajta, hogy ezt a kiváló eredményt a Fraunhofer Intézetben érték el. A siker kulcsa az volt, hogy a fényt az eddiginél szélesebb frekvenciatartományban próbálták hasznosítani, sikerrel.

A klímaváltozás és az egyre szűkülő forrással rendelkező fosszilis tüzelőanyagok egyre nagyobb teret biztosítanak a sokszínű és környezetkímélő energiatermelésnek. A napenergia minden bizonnyal az egyik legígéretesebb formája lehet a környezetkímélő áramtermelésnek, hiszen a napsütés, bolygónkon gyakorlatilag korlátlan mértékben rendelkezésre áll. Andreas Bett és Frank Dimroth a Fraunhofer Intézet Napenergia Rendszerek részlegének freiburgi munkatársai egy olyan III-V típusú félvezetőkből, gallium-indium-foszfidot, gallium-indium-arzenidot és germániumot tartalmazó panelekből álló napelemet alkottak, amely optimalizáltan képes a napból érkező majdnem teljes fényspektrumot elektromos energiává alakítani. Az Intézet a rekordnak számító 41,1%-os hatásfok eléréséért a két munkatársat a Joseph-von-Fraunhofer 2010 Díjjal tüntette ki.

Andreas Bett és Frank Dimroth új fejlesztésükkel

Maga a napelem több mint 20 egyenként optimalizált rétegből áll. A félvezetők struktúrájában, az anyagminőségben, a fémes érintkezések alakulásában, a fényvisszaverődést gátló rétegben mind-mind előrelépések történtek a korábbi napelem generációkhoz képest. Többrétegű napelemeket ez idáig is alkalmaztak, csak éppen nem földi körülmények között, hanem világűrben, hiszen igen drágák az ebbe a családba tartozó
fotovoltaikus elemek.

A nagy hatásfokú napelemcellákat optikai lencsékkel kombinálták, így a drága félvezetőknek csak az 1/20-ad részét kell beépíteni. Maga a szerkezet úgy néz ki, hogy egy kis napelemcellától nagyjából 10 cm-es távolságra egy Fresnel lencsét helyeztek el, amely a fényt 400-500-szorosan koncentrálja.

1 – Fresnel lencse, 2 – hagyományos lencse 

Annak érdekében, hogy a napelemcella kibírja a hőterhelést, egy rézrétegre applikálták, így a réz kiváló hővezetési képességeinek köszönhetően aktív hűtésre nincs szükség. Maga a cella csupán 3 négyzetmilliméter nagyságú.

A FLATCON® cég már 2007 óta piacon van optikai erősítőket is tartalmazó napelemekkel, amelyek átlagosan 29%-os hatásfokkal üzemelnek. Most a Heilbronn AZUR Space Solar Power céggel közösen azon fáradoznak, hogy 2011-re a többrétegű, nagyhatásfokú napelemeket bevezethessék a piacra.

Fraunhofer.de

Ivicsics Miklós