Ultratenký solární „povlak“ dokáže proměnit pouzdra telefonů a elektromobilů v miniaturní generátory energie

Levné a flexibilní perovskitové solární články by mohly způsobit revoluci v solární energetice a usnadnit napájení světa slunečním světlem.

Nová tenká vrstva solární fólie má 27% účinnost při přeměně slunečního světla na energii – ve srovnání s přibližně 22% účinností křemíkových panelů, které jsou dnes na trhu.

Vědci vyrobili první ohebný „solární panel“ na světě, který je dostatečně tenký na to, aby se dal natřít na jiné předměty a ty tak mohly sloužit jako dvojí přenosný zdroj energie.

Tajemství perovskitu

Průlomový přístup umožnil vědcům vytvořit solární články 150x tenčí než dosavadní panely na bázi křemíku, aniž by přitom ztratily cokoli ze svých schopností generovat energii. Tyto panely by nakonec mohly být aplikovány na téměř jakýkoli předmět jako snadno natištěná vrstva, například na automobily nebo pouzdra chytrých telefonů, což by umožnilo komukoli nabíjet na cestách a odstranilo potřebu velkých solárních farem, uvedli vědci.

Materiál, který výzkumníci vyrobili, má tloušťku jen něco málo přes jeden mikron (0,001 mm). Japonský Národní institut pokročilé průmyslové vědy a technologie (AIST) tento vynález certifikoval před zveřejněním vědecké studie koncem tohoto roku.

Vědci z Oxfordské univerzity ve své studii vytvořili nový fotovoltaický materiál (schopný přeměňovat sluneční světlo na energii) z perovskitových struktur. Tyto krystalické útvary jsou syntetickou verzí přirozeně se vyskytujícího oxidu vápenatého, který lze relativně levně vyrobit v laboratořích nebo továrnách. Stejně jako křemík, nejběžnější materiál používaný pro solární články, vytváří perovskit v přítomnosti slunečního světla elektrický náboj.

Svatý grál solární energie

Vědci na celém světě se od konce roku 2000 předhánějí v odhalování výhod perovskitů. Někdy jsou označovány za „svatý grál“ solární energie, protože teoreticky umožňují vyrábět flexibilní a lehké solární panely mnohem levněji než křemíkové články současné generace.

Přestože perovskity mají obrovský potenciál, vědci se je snaží syntetizovat tak, aby vydržely déle než několik měsíců. Perovskity jsou obzvláště náchylné k poškození přílišnou vlhkostí a po vystavení vzduchu se mohou rozpadnout v důsledku těkavých chemických reakcí.

Vědecké bádání

Časem vědci zjistili, že perovskity lze udržet stabilní ve vrstvených strukturách, jako jsou tandemové články, které kombinují perovskity a křemíkové články. Tým z Oxfordu se rozhodl pro přístup „multi-junction“, při kterém se kombinuje několik světlocitlivých vrstev odpovídajících různým vlnovým délkám světla, aby se zlepšila světlocitlivost celého solárního materiálu.

Výsledná tenká vrstva solárního filmu měla 27% účinnost při přeměně slunečního světla na energii – ve srovnání s přibližně 22% účinností křemíkových panelů, které jsou dnes na trhu. Výzkumníci poznamenali, že za posledních pět let výrazně zlepšili své výsledky s perovskity, když začínali na 6% účinnosti.

„Dokážeme si představit, že perovskitové povlaky budou aplikovány na širší typy povrchů pro výrobu levné solární energie, jako jsou střechy automobilů a budov, a dokonce i zadní strany mobilních telefonů,“ uvedl ve svém prohlášení Junke Wang, profesor fyziky na Oxfordské univerzitě. „Pokud bude možné tímto způsobem vyrábět více solární energie, můžeme předpokládat, že v dlouhodobém horizontu nebude nutné používat křemíkové panely nebo stavět další a další solární farmy.“

Výzkumníci se domnívají, že perovskity by časem mohly umožnit, aby účinnost solárních panelů přesáhla 45 % – což je horní hranice založená na současných přístupech a našem chápání fyziky. To jim umožní vyrábět mnohem více energie na každý čtvereční centimetr provozovaného solárního materiálu a zároveň vyrábět energii při velmi slabém osvětlení.

Zdroj: Livescience