Prelomová inovácia pre solárne články umožní vyrobiť elektriku aj z „neviditeľného svetla“
Vďaka výskumnej činnosti austrálskych a japonských vedcov máme na dosah významný moment v oblasti výroby solárnych článkov z perovskitu a zberu solárnej energie pomocou neviditeľného svetla.
Dostaň Fontech do svojich Google odporúčaní
Pridať ako preferovaný zdroj Fontech, odkaz sa otvorí v novom okneČistá a obnoviteľná energia je v posledných rokoch predmetom širokej škály štúdií, a to hlavne v oblasti solárnej energie. Nedávno boli totižto publikované štúdie v žurnáloch Nature Energy a Nature Photonics, na ktoré upozornili aj weby ako The Independent či Business Insider, prinášajúce prelomové objavy v oblasti efektivity zberu solárnej energie a výroby solárnych článkov.
Prehliadali sme prvky, ktoré sú kľúčom k veľkému úspechu
Prvý z výskumov vedený vedcami z austrálskej univerzity UNSW v Sydney a americkej Univerzity v Kentucky sa zaoberal konverziou solárnej energie. Výskumníci zistili, že nízkoenergetické svetlo v spektre neviditeľnom pre ľudské oko môže byť konvertované pomocou kyslíka na výrobu elektriny. To by znamenalo, že pri tom istom množstve dopadajúceho svetla by bolo možné vyrobiť ešte viac energie.
Zatiaľ čo efektívnosť tejto technológie je ešte stále veľmi nízka a na dosiahnutie komercializácie je potrebné vykonať oveľa viac práce, výskum je v tomto smere veľmi vzrušujúci, uviedol hlavný autor štúdie, profesor Tim Schmidt z univerzity UNSW. Ďalej vysvetľuje, že energia zo Slnka sa dá získať „nielen z viditeľného svetla.“
„Spektrum je široké, vrátane infračerveného svetla, ktoré nám dodáva teplo a ultrafialového žiarenia, ktoré môže spáliť našu pokožku. Väčšina solárnych článkov, nábojovo-viazaných zariadení (CCD) ako kamery a fotodiódy (polovodiče, ktoré prevádzajú svetlo na elektrický prúd), sú vyrobené z kremíka, ktorý nedokáže reagovať na nízkoenergetické svetlo blízke infračervenému žiareniu. To znamená, že niektoré zo súčasných zariadení a technológií nevyužívajú isté časti svetelného spektra,“ dodal Prof. Schmidt
K zvýšeniu efektivity bol využitý kyslík
Aby bolo možné zvýšiť citlivosť týchto zariadení a potencionálne zvýšiť účinnosť solárnych článkov, jednou zo stratégií je „konvertovanie svetla“, respektíve premena nízkoenergetického svetla na viditeľnejšie svetlo vykazujúce vyššiu energiu, ktoré môže kremík excitovať. „Jedným zo spôsobov, ako sa to dá dosiahnuť, je zachytiť niekoľko menších energetických fotónov svetla a zlepiť ich dokopy,“ uviedol Prof. Schmidt.
Takýto jav dosiahneme interakciou excitónov – viazaných stavov elektrónov a dier elektrónov, ktoré môžu prenášať energiu bez prenosu čistého elektrického náboja do organických molekúl. Až doteraz to nebolo možné, no vedci vyriešili problém použitím kyslíka. Konkrétne použili Quantum Dot polovodiče na absorbovanie nízkoenergetického svetla a molekulárny kyslík k premene svetla na organické molekuly.
Solárne články z perovskitu zaznamenali významný posun
Ďalšiu prelomovú štúdiu majú na svedomí vedci z inštitútu OIST univerzity v Okinawe, ktorí vytvorili solárne moduly budúcej generácie s vysokou účinnosťou a dobrou stabilitou. Nejde však o klasické solárne články vyrobené z kremíka, ale články využívajúce materiál známy ako perovskit, ktorý má potenciál priniesť revolúciu v priemysle solárnych technológií.

Články z perovskitu sú flexibilné a ľahké, pričom sľubujú väčšiu univerzálnosť ako ťažké a pevné články postavené na báze kremíka, ktoré v súčasnosti dominujú na trhu. Predtým ale, ako môže byť perovskit v solárnych článkoch komercializovaný, musia vedci prekonať niektoré veľké prekážky.
„Existujú tri podmienky, ktoré musia perovskity spĺňať: musia byť lacné na výrobu, byť vysoko efektívne a mať dlhú životnosť,“ uviedol profesor Yabing Qi, vedúci inštitútu OIST.
Náklady na výrobu solárnych článkov z perovskitu sú nízke, nakoľko ide o lacné suroviny, ktoré nevyžadujú na spracovanie veľa energie. Navyše za niečo viac ako desať rokov vedci urobili obrovský pokrok v zlepšovaní toho, ako efektívne prevádzajú perovskitové články slnečné svetlo na elektrickú energiu, pričom úroveň účinnosti je teraz porovnateľná s úrovňou článkov na báze kremíka.

Avšak akonáhle sú perovskitové články škálované do väčších solárnych modulov, ich účinnosť začne prudko klesať. Ide tak o podstatný problém, nakoľko komerčná sféra si vyžaduje vysokú účinnosť článkov, ktoré sú dlhé aj niekoľko metrov. Ďalším problémom perovskitu je fakt, že je nestabilný a každá chyba vo výrobnom procese vedie k zníženiu jeho účinnosti. Komerčné solárne články si zároveň vyžadujú dlhoročné fungovanie, no perovskit je známy tým, že rýchlo degraduje.
Revolučný spôsob vrstvenia perovskitu
Vedci však vyriešili problémy týkajúce sa stability perovskitu tým, že ho naskladali do viacerých vrstiev, pričom každá z vrstiev má svoju špecifickú funkciu. Aktívna perovskitová vrstva, ktorá absorbuje slnečné svetlo, leží v strede článku, vložená medzi ostatné vrstvy. Keď fotóny svetla dopadnú na perovskitovú vrstvu, záporne nabité elektróny využijú energiu a „preskočia“ na vyššiu úroveň energie, pričom zanechajú pozvoľne nabité „diery“.
Ich náboje sa potom presmerujú opačným smerom do elektrónových a dierovitých transportných vrstiev nad a pod aktívnou vrstvou, čím sa vytvára tok náboja, respektíve elektriny, ktorá môže opustiť solárny článok cez elektródy. Zariadenie je tiež zapuzdrené ochrannou vrstvou, ktorá znižuje degradáciu a zabraňuje úniku toxických chemikálií do životného prostredia.
Výsledkom tohto prístupu a ďalších úprav vytvorili solárny modul merajúci 22,4 cm2 a dosahujúci účinnosť 16,6 %. Hoci sa zdá byť táto účinnosť nízka, pri takto veľkom perovskitovom module ide o významný úspech. Pri testoch bol navyše tento perovskytový modul schopný zachovať si 86 % svojho výkonu a účinnosti aj po 2000 hodinovom nepretržitom používaní. Vedci sa tak teraz zameriavajú na vylepšenie procesov výroby a na prenesenie svojich modifikácií na ešte väčšie moduly.
Dostaň Fontech do svojich Google odporúčaní
Pridať ako preferovaný zdroj Fontech, odkaz sa otvorí v novom okneČítajte viac z kategórie: Elektromobilita
Ďakujeme, že čítaš Fontech. V prípade, že máš postreh alebo si našiel v článku chybu, napíš nám na redakcia@fontech.sk.
Teraz čítajú

Temná hmota dostane nového lovca. NASA chystá teleskop, ktorý uvidí 100-krát viac než Hubblov

K Zemi sa rútia dva satelity, ďalšie začali strácať výšku. Ruský „Starlink“ má vážny problém

Vesmírom sa šíri záhadný signál starý miliardy rokov. Pochádza z prekvapivého zdroja

Slováci zajtra uvidia jedno z najhlbších zatmení za posledné roky. Nastav si budík na tento čas

NASA zachytila na Marse záhadný objekt. O pár minút neskôr po ňom nebolo ani stopy
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP
PREMIUMKáva ťa zásadne neodvodní a 2 litre vody denne nie sú pravidlom: Urológ vyvrátil mýty, ktorým Slováci veria

MAPA Hygienici varujú Slovákov pred nebezpečnými parazitmi. Stopku dostalo 6 vodných plôch, problémy má aj 80 bazénov

Majetok na obyvateľa 9 440 eur vs. 9 160 eur: Krajina, z ktorej sme sa smiali, je na tom už lepšie ako my

Cicman už prepustil 42 prekladateľov: AI nahrádza profesie, tieto budú ďalšie, varujú experti

Slováci si týmto zdravým nápojom môžu nenávratne poškodiť sklovinu. Zubári radia dodržať prísne pravidlo 30 minút
- 24 hod
- 48 hod
- 7 dní
-
- Cenový zlom juhokórejskej automobilky. Nový elektromobil stojí rovnako ako hybrid
- Číňania odpálili cenovú bombu. Nové elektrické SUV stojí len 13 200 € s dojazdom 600 km
- Kým ostatní od toho cúvajú, Porsche ide opačne. Do áut vráti vodičmi milovanú vec
- Číňania predviedli tempo, ktorému sa ťažko verí. Elektromobily už nebudú mať slabiny
- Volkswagen našiel páku na čínske autá. Elektrické SUV s dojazdom 660 km predáva za 18 600 eur
-
- Cenový zlom juhokórejskej automobilky. Nový elektromobil stojí rovnako ako hybrid
- Číňania odpálili cenovú bombu. Nové elektrické SUV stojí len 13 200 € s dojazdom 600 km
- Číňania predviedli tempo, ktorému sa ťažko verí. Elektromobily už nebudú mať slabiny
- Automobilový sen sa rozpadol. Výrobca vysávačov ruší 1 876-koňové hyperauto, nevydržal ani rok
- Kým ostatní od toho cúvajú, Porsche ide opačne. Do áut vráti vodičmi milovanú vec
-
- Číňania ukázali elektromobil, aký Európa zatiaľ nemá. Dá cez 1 000 km a stojí okolo 32-tisíc eur
- Číňania odpálili cenovú bombu. Nové elektrické SUV stojí len 13 200 € s dojazdom 600 km
- Majitelia elektromobilov dostali nový spôsob, ako na aute zarábať. Stačí urobiť jednoduchú vec
- Jedna chyba za volantom ťa môže stáť viac než dom. Na Slovensku sa problém týka 325 000 vozidiel
- Cenový zlom juhokórejskej automobilky. Nový elektromobil stojí rovnako ako hybrid
Európa čakala veľký solárny prepad. Zatmenie ukázalo, prečo veľké číslo pre Slovensko neplatilo
Výrobcom počítačov a mobilov končí obľúbený trik. EÚ prísne skoncuje s falošnou ekológiou
Má stáť zelená energia 120 eur za MWh? ÚRSO označil zelenú energiu za drahý omyl, pravda je iná
Európa chcela odstrihnúť Putina, deje sa však opak. Dovoz ruského LNG prudko vzrástol
USA chystajú vesmírny štít za 160 miliárd eur. Prvý ostrý zásah príde v roku 2029
Mochovce dosiahli kľúčový míľnik. Štvrtý blok už rozbehol jadrovú reakciu
Ojazdené autá na Slovensku citeľne zdraželi. Priemerná cena stúpla, mení sa aj ponuka
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP
PREMIUMKáva ťa zásadne neodvodní a 2 litre vody denne nie sú pravidlom: Urológ vyvrátil mýty, ktorým Slováci veria

MAPA Hygienici varujú Slovákov pred nebezpečnými parazitmi. Stopku dostalo 6 vodných plôch, problémy má aj 80 bazénov

Majetok na obyvateľa 9 440 eur vs. 9 160 eur: Krajina, z ktorej sme sa smiali, je na tom už lepšie ako my

Cicman už prepustil 42 prekladateľov: AI nahrádza profesie, tieto budú ďalšie, varujú experti



