Stačí slnečné svetlo a okná začnú vyrábať energiu: Vedci vytvorili neviditeľné solárne panely

Vedci zo singapurskej univerzity NTU predstavili nový typ takmer neviditeľných solárnych článkov, ktoré by v budúcnosti mohli premeniť obyčajné okná na zdroj elektriny. Ultratenké perovskitové články sú natoľko priehľadné, že by sa dali integrovať do budov, automobilov či inteligentných okuliarov bez výraznej zmeny ich vzhľadu.

Technológia zároveň sľubuje niečo, čo bolo doteraz pri priehľadných solárnych paneloch veľkým problémom: rozumný výkon aj pri zachovaní vysokej transparentnosti. Výsledky výskumu publikoval vedecký časopis ACS Energy Letters, na tému upozornil Tech Xplore.

Výskumný tím z Nanyang Technological University pod vedením profesorky Annalisa Bruno vytvoril články, ktoré sú približne 10-tisíckrát tenšie než ľudský vlas. V porovnaní s bežnými perovskitovými článkami ide o približne 50-násobne tenšiu konštrukciu.

Napriek extrémne malej hrúbke si však zachovali prekvapivo dobrú schopnosť premieňať slnečné žiarenie na elektrinu. Vedci tvrdia, že ide o jedny z najvýkonnejších ultratenkých priehľadných perovskitových článkov, aké boli doteraz predstavené.

Praktické využitie je pritom veľmi široké. Okná kancelárskych budov by mohli zároveň vyrábať energiu, panoramatické strechy elektromobilov by pomáhali dobíjať batériu počas parkovania a inteligentné okuliare by získavali časť energie priamo zo svetla.

Budovy by sa mohli zmeniť na elektrárne

Veľkou výhodou novej technológie je fakt, že články zostávajú polopriehľadné a farebne neutrálne. Na rozdiel od klasických tmavých solárnych panelov by tak nenarušili dizajn moderných presklených budov.

Podľa profesorky Bruno dnes budovy predstavujú približne 40 % globálnej spotreby energie. Aj preto rastie tlak na technológie, ktoré dokážu premeniť fasády či okná na aktívne zdroje elektriny bez potreby ďalšieho priestoru.

Perovskitové články majú oproti kremíkovým panelom ešte jednu zásadnú výhodu. Elektrinu dokážu vyrábať aj pri rozptýlenom svetle alebo počas zamračeného počasia. To je dôležité najmä v mestách, kde priame slnečné žiarenie často blokujú okolité budovy.

Fontech.sk

Vedci uvádzajú, že ak by sa technológia podarila nasadiť vo veľkom meradle, rozsiahle presklené fasády mrakodrapov by mohli ročne vyprodukovať stovky megawatthodín elektriny. V praxi by to mohlo pokryť spotrebu približne stovky bytov.

Podobný koncept môže byť zaujímavý aj pre Európu. Moderné administratívne centrá v mestách ako Bratislava, Praha či Viedeň dnes využívajú veľké množstvo sklenených plôch, ktoré zatiaľ ostávajú energeticky nevyužité.

Kľúčom je extrémne tenká vrstva

Výroba nových článkov využíva proces nazývaný tepelná evaporácia. Pri ňom sa materiál vo vákuovej komore zahreje tak, aby sa odparil a následne vytvoril veľmi tenký film na povrchu.

Táto metóda umožňuje vytvoriť mimoriadne rovnomerné vrstvy na veľkých plochách a zároveň eliminuje potrebu toxických rozpúšťadiel. Vedci navyše dokážu veľmi presne regulovať hrúbku vrstvy, a tým aj mieru priehľadnosti.

Freepik

Najtenšie testované vrstvy mali hrúbku iba 10 nanometrov. Pre lepšiu predstavu, ide o rozmery na úrovni niekoľkých desiatok atómov vedľa seba.

Pri nepriehľadných verziách dosiahli články účinnosť približne 7 až 12 % v závislosti od hrúbky vrstvy. Polopriehľadná verzia s hrúbkou 60 nanometrov prepúšťala asi 41 % viditeľného svetla a zároveň dosahovala účinnosť 7,6 %.

To je podľa výskumníkov veľmi sľubný kompromis medzi priehľadnosťou a výrobou elektriny. Významné je aj to, že články vznikli kompletne pomocou vákuových procesov, čo môže v budúcnosti zjednodušiť priemyselnú výrobu.

Komerčné nasadenie ešte potrvá

Nezávislý expert Sam Stranks z University of Cambridge označil výsledky za dôležitý krok smerom k veľkoplošným priehľadným solárnym článkom. Zároveň upozornil, že ďalšou veľkou výzvou bude dlhodobá stabilita, životnosť a výkon pri väčších rozmeroch.

Výskumníci už medzičasom podali patent na novú štruktúru ultratenkých perovskitových vrstiev a rokujú s firmami o ďalšom vývoji technológie. Pred komerčným nasadením však musia vyriešiť práve odolnosť článkov a ich spoľahlivosť pri dlhodobom používaní.

Ak sa to podarí, budovy budúcnosti by nemuseli byť iba spotrebiteľmi energie. Ich okná, fasády či presklené plochy by sa mohli stať nenápadnými zdrojmi čistej elektriny bez potreby ďalších solárnych panelov na strechách.

Čítajte viac z kategórie: Novinky