Premium

Získejte všechny články
jen za 89 Kč/měsíc

Světlo uvězněné barvou

Nová technologie by údajně mohla zvýšit účinnost 90 procent solárních panelů

Hrátky s barevnými skly mohou zlevnit solární panely a učinit je také výkonnější.

Energie ze Slunce dnes není dost levná. Naše hvězda ji sice poskytuje zadarmo, ale přeměna jejích paprsků na elektřinu zatím stojí příliš mnoho. Především při cenách fotovoltaických článků, známějších nepřesně jako „solární panely“.

Jistou slevu přineslo zavedení výroby ve velkých objemech. Při zdvojnásobení produkce klesne cena kusu asi o 20 procent. A významné úspory se čekají i díky inovacím. Jako té, kterou v posledním čísle časopisu Science popisuje tým ze známého MIT v americkém Cambridgi. Marc Baldo s kolegy v tamější laboratoři prakticky předvedl, jak na článku ušetřit, a ještě zvýšit jeho výkonnost.

Trik, který použili, není úplně nový. V podstatě koncentrují sluneční světlo z velké plochy na relativně malý článek. Ten pak může být z materiálu, který je sice účinný, ale na druhou stranu příliš drahý, než aby se dal používat ve větším množství.

„Různé ,koncentrátorové soustavy‘, které soustřeďují světlo na účinnou plochu článku, se používají především v zemích s velkým množstvím slunečního záření, třeba ve Středomoří,“ říká Milan Vaněček z Fyzikálního ústavu AV ČR: „Ale tým z MIT předvedl koncentrátor, který lze použít i pro rozptýlené světlo.“ Jeho základem je skleněný panel potažený vrstvou organického barviva. Barvivo mění vlnovou délku dopadajícího světla na vyšší frekvence. Pro ně je dobře prostupné, a tak se světlo se změněnou frekvencí dostane dále, do skleněné vrstvy, která funguje trochu jako optický kabel. Světlo se na jejím okraji láme směrem ke kraji skleněné desky, na kterém je samotný fotovoltaický článek. „Díky tomu může být samotná plocha článku -který bývá z drahého materiálu - řádově menší než plocha, za které se sbírá sluneční energie,“ vysvětluje Milan Vaněček. „Není to zcela zásadní průlom v oboru, ale slibuje to samozřejmě finanční úspory.“

Celý koncentrátor se skládá z několika vrstev barviva a skla, které umožňují, aby ve skle zůstaly vlny různých délek. Systém zachycuje asi 80 procent dopadajících fotonů, tvrdí Baldův tým. Ten sám pak uvádí, že by technologie mohla během relativně krátké doby několika let zdvojnásobit účinnost 90 procent fotovoltaických článků používaných v současnosti.

Podle českého odborníka přináší technologie ještě další výhodu: umožňuje totiž mírně zvýšit efektivitu samotného článku, tedy přeměny světla na elektřinu. Článek může být optimalizován na určitou vlnovou délku, ve které je jeho účinnost větší než v jiných částech spektra. Článek by v tomto rozsahu mohl dosahovat téměř 100 procentní kvantové účinnosti, tj. téměř každý foton dopadající na jeho povrch bude využit.

Nápad využít vrstvení barviv se objevil poprvé nejméně před více než 30 lety, ale tehdejší materiály měly jen velmi krátkou životnost. Barviva se na slunci rozkládala už po několika málo dnech. „Baldem použitý materiál je chemicky stabilní, což je při tomto použití důležité,“ říká Milan Vaněček. Ale i přesto není rozhodně jeho životnost věčná a zatím je ho zapotřebí měnit jednou za čtvrt roku. „To rozhodně nestačí,“ řekl časopisu NewScientist Baldo, ale zároveň slíbil, že „se blíží zlepšení“.

Podle některých členů týmu bychom se komercializace postupu mohli dočkat do tří let. Milan Vaněček je poněkud skeptičtější a hovoří až o deseti letech. Do té doby se v tak bouřlivě vyvíjejícím oboru může stát mnohé, a tak není vůbec jisté, jestli „duhové články“ z MIT někdy uvidíme v praxi.

Pohled na koncentrátory z boku odhaluje, jak vrstva organického barviva každého z nich vyzařuje světlo v jiné frekvenci, a tedy barvě. Na krátké straně, kde jsou vidět barevné „výtrysky“ jsou umístěny solární články.

Organický solární koncentrátor Každou jednotku tvoří vrstva organického barviva a skla. Vrstva s barvivem pohltí světlo o kratší vlnové délce (modrá šipka) a pak ho vyzáří v jiné vlnové délce. Zachycené fotony pak odvede sklo k fotovoltaickému článku (na kratší straně koncentrátoru). Nazmar nepřijdou ani „neuvězněné“ fotony. Některé pohltí další vrstva barviva. Ta také pohlcuje dopadající sluneční záření o větší vlnové délce, které první vrstvou projde (žlutá šipka).

Autor: