Budoucnost fotovoltaiky je mrňavá. Nano mrňavá

23. října 2017

Nanotechnologie mohou výrazně ovlivnit výrobu solárních panelů. Již nyní vědci dosahují lepších výsledků.

„Dnešní solární články nejsou moc dobré v tom přeměňovat viditelné světlo na elektřinu. Účinnost těch nejlepších komerčně prodávaných se pohybuje kolem 20 procent,“ popisuje největší problém fotovoltaiky profesor Takaši Asano z Kjótské univerzity. Dvacet procent rozhodně není málo, ale podle Asana a jeho týmu by se to dalo ještě zvýšit – pomocí nanotechnologie.

Vyšší teploty emitují světlo na kratších vlnových délkách, to se učí už na základní škole. Klasickou ukázkou tohoto fyzikálního jevu je, když se plamen na sporáku při zvýšení teploty zbarví do modra. Současně z toho vyplývá, že kratší vlnové délky jsou schopné dodávat více energie – a proto právě ony představují zásadní cíl ve vylepšování solárních panelů.

Samozřejmě to není tak snadné, protože současné solární panely jsou účinné jen v úzkém spektru vlnových délek. A tak v Kjótu vytvořili mikroskopický vodič, který je schopen vlnovou délku světla změnit tak, aby se energie ideálně koncentrovala. 

Asano a jeho tým se pokoušeli o něco podobného již dříve, ale experimenty se světlem na vysoké vlnové délce nebyly úspěšné. A tak přišli s novou strategií: pomocí nanotechnologie upravili křemík tak, že na jeho povrchu vznikly jakési trubičky – byly navržené takovým způsobem, aby reagovaly na specifické vlnové délky. Výsledek? Účinnost se zvýšila o neuvěřitelných 40 procent.

Nanotechnologie je nový technologický způsob práce s materiálem, od textilního průmyslu přes biotechnologické aplikace, energetiku až po čistění vody. Česká republika je jedním z inkubátorů tohoto průmyslu. Předchozí příklad je jedním z několika desítek nadějných projektů, které pomocí této technologie mohou zcela změnit podobu světa.

„Pokrok v nanotechnologii povede k většímu výkonu a nižší ceně – a úspory mohou být v obou směrech značné,“ uvedl Matt Beard, expert americké vlády na obnovitelné technologie v rozhovoru pro National Geographic. „Efekt na solární články už pozorujeme nyní,“ dodává Beard.

Jedním ze směrů, které nanotechnologie do solárního byznysu přináší, jsou malé dírky. Spousta slunečního světla se totiž od panelů dnes odrazí. Výrobci to v současné době řeší tak, že panely natírají antireflexními vrstvami, ale to výrazně zvyšuje cenu. Americká National Renewable Energy Laboratory přišla s něčím podobným jako Japonci, ale jde o obrácený proces – pomocí nanotechnologie naopak v panelu vyvrtali malé dírky; protože jsou menší než vlnová délka světla, které na ně dopadne, světlo se od nich nemůže odrazit a je absorbováno. Tento „černý křemík“, jak se materiál nazývá, je o 20 procent účinnější než klasický materiál.

A třetí příklad, tentokrát z univerzity v Princetonu. Tam zase pomocí nanotechnologie vyrobili strukturu, které říkají „sendvič“. Podle autorů jde doslova o černou díru, ve které světlo uvázne – efektivita těchto panelů byla při laboratorních pokusech třikrát větší než u klasických panelů.

Všechny tyto experimenty a technologie jsou v současné době ve fázi laboratorního testování, ale už za několik let se mohou objevit i na střechách a solárních farmách.

Zdroj: Kyoto University, National Geographic