Nové typy perspektivních solárních článků
Vývoj nových solárních článků ve světě si zaslouží naši pozornost, přestože v České republice bylo nedávno téma využívání solární energie dosti zdiskreditováno některými politiky a lobbisty. Tento vývoj probíhá mnoha různými směry najednou a není vyloučeno, že za 10 nebo 20 let bude již provoz solárních panelů dostatečně efektivní a bude moci i bez dotací úspěšně konkurovat ostatním zdrojům elektrické energie.
Pokud sledujeme efektivitu solárních článků, musíme si uvědomit, že v této oblasti existuje několik hlavních druhů, které poskytují odlišné hodnoty účinnosti, přičemž jejich cena je také rozdílná. Nejlevnější jsou solární články, které jsou tvořeny tenkými vrstvami, s typickou účinností kolem 10-20 % konverze energie dopadajícího světla na výslednou elektrickou energii. Následují klasické krystalické a masivní křemíkové solární články, s účinnostmi kolem 20-25 %. Pak následuje pestré spektrum velmi drahých solárních článků s různou architekturou, vyrobených z různých materiálů, opatřených několika polovodičovými přechody na zachycení fotonů různých vlnových délek, případně ještě doplněných o koncentrátory, které zvyšují intenzitu slunečního světla. Tato oblast se vyznačuje účinnostmi zhruba od 25 % až do 45 %, což je momentální světový rekord.
Slibné a poměrně netradiční solární články z poslední doby
Rozsáhlý japonský tým vyvinul křemíkové solární články na bázi tenkých vrstev, s trojitým přechodem, které vykázaly tzv. stabilizovanou účinnost ve výši 13,6 %. Stabilizovaná účinnost už bere v úvahu dlouhodobé účinky postupné degradace solárních článků. Degradaci se zde podařilo vědcům omezit pomocí nanášení křemíku na substrát, který vypadal jako mikroskopická včelí plástev. Ve světle předchozích čísel se nám může zdát, že zmíněná účinnost není velká, avšak tento výkon podala pouze 4 mikrometry tenká absorpční vrstva křemíku. V kategorii křemíkových solárních článků na bázi tenkých vrstev jde dokonce o momentální světový rekord v účinnosti. Na tomto úspěchu se podílely významné japonské výzkumné instituce - National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST), Photovoltaic Power Generation Technology Research Association (PVTEC)) a dále firmy Sharp, Panasonic, a Mitsubishi.
Druhý typ perspektivních solárních článků je založen na tzv. černém křemíku a vznikl v laboratoři finských a katalánských vědců. Černý křemík je v zásadě křemík se speciální povrchovou úpravou, která vznikne pomocí leptání nebo působením laseru a která zabraňuje odrazu nebo zpětnému vyzáření fotonů. Výsledkem je na pohled černý povrch, který ovšem pod mikroskopem vypadá značně členitě. Jeho povrch tvoří množství úzkých a jemných jehel, umístěných těsně vedle sebe, vysokých asi 10 mikrometrů a o šířce menší než 1 mikrometr. Každá z těchto jehel je drobný mikrokrystal křemíku. V tomto případě výzkumníci získali solární články s účinností 22%. Černý křemík navíc dobře absorbuje světlo, dopadající na články pod nízkým úhlem, takže se výborně hodí pro použití v severských zemích, kde se slunce po většinu roku nachází nízko nad obzorem.
Třetím inovativním typem jsou solární články vyrobené z perovskitu, což je zároveň minerál vyskytující se v přírodě. Chemicky vzato jde o smíšený oxid titaničito-vápenatý v krystalické formě. Perovskit zná lidstvo už zhruba 170 let, ale teprve v poslední době se vědcům daří technologicky využívat jeho elektronických a optických vlastností. Právě v posledním roce se jihokorejským vědcům povedlo levně vyrobit perovskitové solární články s účinností energetické konverze ve výši 20 %. Nejde však jen o momentální výši této veličiny, účinnost perovskitových solárních článků se totiž daří vědcům na celém světě velmi rychle zvyšovat.
Zdroje: Phys.Org 1, Phys.Org 2, Phys.Org 3, Phys.Org 4, Phys.Org 5, Phys.Org 6, Phys.Org 7, Popular Science, IEEE Spectrum, ScienceDaily, Next Big Future, Sionyx, Inhabitat, Applied Physics Letters, Nature Nanotechnology, Wikipedia
Více z pořadu
E-shop Českého rozhlasu
Vždycky jsem si přál ocitnout se v románu Julese Verna. Teď se mi to splnilo.
Václav Žmolík, moderátor
Tajuplný ostrov
Lincolnův ostrov nikdo nikdy na mapě nenašel, a přece ho znají lidé na celém světě. Už déle než sto třicet let na něm prožívají dobrodružství s pěticí trosečníků, kteří na něm našli útočiště, a hlavně nejedno tajemství.
