Indoor osvětlení nabízí nevyužitou energii. Kredit: Marcello Casal Jr/Agência Brasil / Wikimedia Commons.

V poslední době si v solární energetice získaly velkou pozornost perovskity. Původně jde kosočtverečný minerál z oxidu titaničito-vápenatého. A zároveň se tak označuje celá skupina materiálů, které mají stejnou krystalickou strukturu jako perovskit. Perovskitové solární články lámou rekordu a mají řadu předností. Určitě k nim ale nepatří toxicita, kterou řada perovskitů trpí, obvykle kvůli obsahu olova nebo halogenů.

Právě toxicita představuje jednu z motivací pro vývoj nových, pokročilých materiálů, které by měly co nejvíce výhod perovskitů a co nejméně jejich nevýhod. Tým britských a čínských vědců se zaměřil na takzvané materiály inspirované perovskitem (PIM, perovskite-inspired materials) a snaží se vyvinout novou generaci solárních článků, které by materiály PIM využívaly.

Robert Hoye. Kredit: Imperial College London.

Robert Hoye z britské Imperial College London a jeho kolegové použili netoxické materiály PIM, které sice napodobují strukturu typických perovskitů s olovem a halogeny, ale zároveň neobsahují zmíněné toxické látky. Takové materiály jsou bezpečnější, ale není to zadarmo. Při běžném osvětlení Sluncem jsou ve výrobě elektřiny méně efektivní než konvenční perovskity.

To ale ještě neznamená, že by byly k ničemu. Když vědci analyzovali takový materiál PIM, tak se sice potvrdilo, že na slunci je jeho výkon chabý, ale že je zároveň téměř ideální pro získávání elektřiny v indoor podmínkách. Zatímco na slunci materiály PIM vyrábějí elektřinu s účinností asi 1 procento, v indoor podmínkách je to 4-5 procent. Experimentální indoorové perovskitové solární články jsou sice ještě několikanásobně účinnější, dnešní standardní indoorové fotovoltaice se ale materiály PIM směle vyrovnají. Milimetrový kousek materiálu PIM v indoor podmínkách dokáže napájet malé tranzistorové obvody.

Struktura perovskitu. Kredit: Christopher Eames et al. / Wikimedia Commons.

Podle Hoyeoho navíc výzkum materiálů PIM stále intenzivně pokračuje. Jejich parametry by se měly zlepšovat. Hoye věří, že v dohledné době překonají výkony dnešní standardní indoor fotovoltaiky. Jednoho dne by články PIM mohly „nasávat“ energii osvětlení ve vnitřních prostorách a posílat ji do telefonů, reproduktorů, nositelné elektroniky a v neposlední řadě do indoor senzorů.

Podstatnou výhodou materiálů PIM je, že mohou být zapracovány do substrátů, které nejsou v energetice příliš obvyklé, jako například do plastů nebo do textilií. Netoxické materiály PIM by mohly vést ke vzniku rozmanitých zařízení pro nositelnou elektroniku, biomedicínu, chytré domácnosti či chytrá města, která nebudou potřebovat ke svému provozu baterie ani žádný podobný zdroj energie.

Literatura

Imperial College London 13. 11. 2020.

Advanced Energy Materials online 3. 11. 2020.