Kutatók áttörést értek el az önmagát javító, újrahasznosítható napelemes üveg fejlesztésében

Kínai kutatók áttörést értek el az önmagát javító, újrahasznosítható napelemes üveg fejlesztésében. 

Az új anyag 95 százalékban megőrzi teljesítményét tíz újrafelhasználási ciklus után, és akár az épületek ablakai is képesek lehetnek vele tiszta energiát termelni. A lumineszcens napelemes koncentrátorok (LSC-k) átlátszó, de napenergiát gyűjtő anyagként egyre ígéretesebb megoldásnak számítanak, írja az Interesting Engineering.

Új áttörés a Nankai Egyetemen

A kínai Nankai Egyetem Xiyan Li professzor vezette kutatócsoportja olyan új anyagot hozott létre, amely forradalmasíthatja az energiaátalakító üvegek piacát. A csapat szobahőmérsékleten, egyszerű oldatos eljárással szintetizálta az ETP2SbCl5 nevű sárgán fénylő foszfort, amely hőkezeléssel üveggé alakítható.

Az eredmény lenyűgöző: egy 3×3×0,5 cm³-es mintában 5,56%-os energiaátalakítási és 32,5%-os optikai hatékonyságot értek el, miközben az üveg átlagosan 78,3%-os fényáteresztéssel is megőrizte átlátszóságát. A kutatók az [SbCl5] piramis szerkezetének fázisváltozásait is elemezték, hogy megértsék a fénykibocsátás eltolódását és erősödését.

Az új anyag nemcsak a napenergia átalakításában hatékony: az 420 nanométer alatti UV-sugárzást is elnyeli, és önbefogott exciton (STE) emisszióval erős fényt bocsát ki. A fotolumineszcencia kvantumhatásfoka (PLQY) elérte az 52,6%-ot, amely segít a fény irányításában az üveg szélein elhelyezett napelemek felé.

A kutatócsoport szerint:

„Az elkészített fluoreszkáló üvegek átlagosan 78,3%-os fényáteresztést mutattak. Hatékonyan elnyelték a 420 nm alatti UV-fényt, és önbefogott exciton emisszióval 52,6%-os PLQY-t értek el. A napfény és a fluoreszcens fény egy része az üveg szélén elhelyezett fotovoltaikus eszközök felé irányítható, így 5,56%-os energiaátalakítási és 32,5%-os optikai hatékonyságot értünk el.”

Újrahasznosítható és önjavító anyag

Az új napelemes üveg legfigyelemreméltóbb tulajdonsága az újrahasznosíthatósága. A hagyományos nanokristályos LSC-kkel ellentétben ez az anyag visszafordítható átmenetet képes végrehajtani a foszfor és az üveg állapotok között. Amikor az üveget 200 °C-ra (392 °F) melegítik, az önmagát képes kijavítani, és újra felhasználhatóvá válik.

Az üveg tíz újraolvasztási ciklus után is megőrizte az eredeti teljesítmény 95%-át, ami hosszú távon fenntartható, alacsony hulladéktermelésű, környezetbarát megoldássá teszi. A kutatók szerint ez az anyag nemcsak a napelemeknél, hanem LED-technológiákban is hasznosítható.

„A 200 °C-on tapasztalt önjavító tulajdonság mellett visszafordítható átmeneteket figyeltünk meg a foszfor és az üveg fázisok között. Tíz ciklus után az újrahasznosított foszforok 95%-ban megőrizték eredeti fénykibocsátási teljesítményüket, így más alkalmazásokban – például LED-ekben – is ugyanolyan hatékonyan használhatók, mint az újonnan előállított anyagok.”

Ez az innováció komoly lépést jelent az olcsóbb, újrahasznosítható és tartós napenergia-üvegek irányába. A jövőben az épületek ablakai nemcsak a természetes fényt engedhetik be, hanem tiszta áramot is termelhetnek, miközben sokkal hosszabb élettartamúak lesznek a jelenlegi technológiákhoz képest.

Kapcsolódó anyagok:

Japán új napelemes fóliája forradalmasíthatja a gyenge teherbírású tetők energiaellátását

A nyitókép csak illusztráció, forrás: Photo by Masood Aslami: pexels