Μια ερευνητική ομάδα στο Ινστιτούτο Επιστήμης και Τεχνολογίας Daegu Gyeongbuk (DGIST) της Νότιας Κορέας, πέτυχε 56.000 φορές αύξηση στην κινητικότητα των ηλεκτρονίων αναπτύσσοντας ένα νέο βήταβολταϊκό στοιχείο που ενσωματώνει ένα στρώμα απορρόφησης περοβσκίτη με ένα ηλεκτρόδιο ραδιενεργού ισοτόπου.
Τι σημαίνει η νέα ανακάλυψη
Αυτό σηματοδοτεί τη δημιουργία του πρώτου βήταβολταϊκού στοιχείου επόμενης γενιάς στον κόσμο, το οποίο υπόσχεται σταθερή, υψηλής απόδοσης παραγωγή ενέργειας για δεκαετίες χωρίς επαναφόρτιση.
«Αυτή η έρευνα σηματοδοτεί την πρώτη παγκόσμια επίδειξη της πρακτικής βιωσιμότητας των βήταβολταϊκών στοιχείων», δήλωσε ο καθηγητής Su-Il In, ο οποίος ηγήθηκε της ομάδας.
Η άμεση σύνδεση βελτιώνει την απόδοση
Η ερευνητική ομάδα συνέδεσε απευθείας ένα ηλεκτρόδιο ραδιενεργού ισοτόπου με ένα στρώμα απορρόφησης περοβσκίτη.
Ενσωματώνοντας κβαντικές κουκκίδες με βάση τον άνθρακα-14 μέσα στο ηλεκτρόδιο και βελτιώνοντας σχολαστικά την κρυσταλλικότητα του στρώματος απορρόφησης περοβσκίτη, πέτυχαν με επιτυχία τόσο σταθερή ισχύ εξόδου όσο και σημαντικά βελτιωμένη απόδοση μετατροπής ενέργειας.
«Χρησιμοποιώντας διπλά πρόσθετα με βάση το χλώριο με μεμβράνη περοβσκίτη και ραδιενεργά ισότοπα ηλεκτροδίων νανοσωματιδίων άνθρακα/κβαντικών κουκκίδων, βελτιώσαμε τη σταθερότητα φάσης και την απόδοση μετατροπής ισχύος της βήταβολταϊκής συσκευής», πρόσθεσαν οι ερευνητές σε μια νέα μελέτη.
Αυτή η ανακάλυψη μπορεί να είναι εξαιρετικά ωφέλιμη για κρίσιμες εφαρμογές, όπως στρατιωτικές επιχειρήσεις και διαστημικές εξερευνήσεις, όπου η ζήτηση ενέργειας παραμένει υψηλή.
«Σχεδιάζουμε να επιταχύνουμε την εμπορευματοποίηση τεχνολογιών τροφοδοσίας επόμενης γενιάς για ακραία περιβάλλοντα και να επιδιώξουμε περαιτέρω σμίκρυνση και μεταφορά τεχνολογίας», πρόσθεσε ο καθηγητής.
Αντιμετώπιση των περιορισμών των συμβατικών μπαταριών
Η ανάπτυξη αντιμετωπίζει μια αυξανόμενη ανάγκη για λύσεις ισχύος που ξεπερνούν τους περιορισμούς των τρεχουσών μπαταριών, όπως οι τύποι με βάση το λίθιο και το νικέλιο, οι οποίες υποφέρουν από μικρή διάρκεια ζωής και ευπάθεια σε ακραίες συνθήκες όπως η θερμότητα και η υγρασία.
«Τα τελευταία χρόνια, η ανάπτυξη μακροχρόνιων και αποδοτικών πηγών ενέργειας για την κάλυψη των μεταβαλλόμενων ενεργειακών απαιτήσεων έχει καταστεί σημαντικό ζήτημα», σημείωσαν οι ερευνητές.
«Τα βήταβολταϊκά στοιχεία έχουν αναδειχθεί ως μια πολλά υποσχόμενη λύση λόγω της ικανότητάς τους να χρησιμοποιούν ραδιοϊσότοπα ως πηγή ενέργειας. Ξεχωρίζουν για την αξιοσημείωτη μακροζωία και την υψηλή ενεργειακή πυκνότητά τους, καθιστώντας τα ιδανικά για την τροφοδοσία συσκευών σε απομακρυσμένα ή σκληρά περιβάλλοντα όπου η αντικατάσταση ή η συντήρηση της συσκευής είναι μη πρακτική.»
Η πρακτική ανάπτυξη της τεχνολογίας
Η πρακτική ανάπτυξη αυτής της τεχνολογίας έχει παρεμποδιστεί από την πολυπλοκότητα του χειρισμού ραδιενεργών υλικών και τη διασφάλιση της μακροπρόθεσμης σταθερότητας των εξαρτημάτων του στοιχείου.
Η ερευνητική ομάδα αντιμετώπισε αυτά τα ζητήματα ενσωματώνοντας το ισότοπο άνθρακα-14 με το ισχυρό και αποτελεσματικό στρώμα περοβσκίτη.
«Αυτή η μελέτη αντιπροσωπεύει την πρώτη επιτυχημένη ενσωμάτωση περοβσκίτη σε ένα βήταβολταϊκό στοιχείο, πρωτοπορώντας στα βήταβολταϊκά στοιχεία περοβσκίτη (PBCs)», τόνισε η μελέτη.
Σημαντικά κέρδη για την απόδοση
Το βήταβολταϊκό στοιχείο όχι μόνο κατέδειξε την τεράστια αύξηση στην κινητικότητα των ηλεκτρονίων, αλλά διατήρησε επίσης σταθερή ισχύ εξόδου για έως και εννέα ώρες συνεχούς λειτουργίας.
Αυτή η δραματική αύξηση στην απόδοση, η οποία αποδεικνύεται από την αύξηση της κινητικότητας των ηλεκτρονίων κατά 56.000 φορές και τη σταθερή ισχύ εξόδου σε παρατεταμένες χρονικές περιόδους, σηματοδοτεί ένα σημαντικό βήμα προς την υπέρβαση των παραδοσιακών περιορισμών της βήταβολταϊκής τεχνολογίας.
www.worldenergynews.gr
