Zvětšit obrázek

Chemik Brian Korgel při testech nových typů solárních článků.
Kredit: University of Texas at Austin

Solární články mohou být možná již v blízké budoucnosti tištěny na povrch materiálů podobně jako text, obrázky do novin, nebo nanášené podobně jako se stříkají barvy. A budou prý nepoměrně levnější. První prototypy otestoval tým chemického inženýra Briana Korgela z Texaské university v Austinu a správu o výsledcích svého dvouletého výzkumu uveřejnil v odborném časopise Journal of the American Chemical Society. 

Současné solární články na bázi krystalického křemíku si vyžadují tvorbu povrchové vrstvy v plynné fázi ve vakuových komorách. Pro tuto technologii jsou nevyhnutné vysoké teploty a je finančně nákladná. V tomto směru je vytvoření fotovoltaické vrstvy u nového typu solárních článků desetkrát levnější. Základem je koloidní roztok s obsahem polovodičových nanočástic, jakýsi polovodičový světlocitlivý „inkoust“, jenž může být pro komerční využití tištěn například novou, rozvíjející se metodou roll-to-roll na velkorozměrový podklad z plastu, nebo z nerezavějící oceli. Vědci ho v laboratořích nanášeli sprejem.

Zvětšit obrázek

„Inkoust“ obsahuje nanočástice z polovodičového kompozitu CIGS, který je schopný absorbovat sluneční světlo. I když v baňce působí jako téměř černý, jeho tenká vrstva je poloprůhledná.
Kredit: University of Texas at Austin

Velikost mikroskopických polovodičových nanokrystalků, které v inkoustu nahrazují tradiční křemík, je asi deseti tisícina tloušťky lidského vlasu a jsou z kompozitu známého pod zkratkou CIGS, složeného z mědi, galia, india a selenu (Cu(In,Ga)Se₂). Rozměry krystalků a jejich fyzikální vlastnosti umožňují pokrytí podkladových materiálů velmi tenkou vrstvou, čímž se snižuje množství použitého materiálu. I to tlačí cenu článků dolů.

Popravdě řečeno, kompozit CIGS a nepředstavuje novinku. Již léta se využívá pro výrobu fotovoltaických článků ve formě polykrystalického tenkého filmu. Výzkumný tým z Národní laboratoře pro obnovitelnou energii v americkém Coloradu (National Renewable Energy Laboratory) prý u CIGS dosáhl účinnosti až 19,5 %, což je o několik procent více, než mají běžné články, jejichž účinnost je 10 až 18 %. Křemík však zatím vede – u solárních článků pro kosmické účely z monokrystalického křemíku je rekordní hodnota 34 % (údaj z Wikipedie).

Zvětšit obrázek

V laboratořích vědci nanášeli na články tenkou vrstvu polovodičových nanokrystalků sprejováním koloidního roztoku - „inkoustu“.
Kredit: University of Texas at Austin

Laboratorní prototypy Korgelových nanášených tenkovrstevných článků mají k takové účinnosti ještě pořádně daleko, dosahují zhruba jedno procento. Pro efektivní komerční využití by byl zajímavý desetinásobek. I tak by to byla poměrně nízká účinnost, v tomto případě vykompenzována prý výrazně nižší cenou. „To je to podstatné pro široké využití technologie solárních článků. Slunce produkuje téměř neomezené množství energie, ale stávající technologie využívající sluneční energii jsou neúměrně nákladné a nemůžou konkurovat fosilnímu palivu“, argumentuje Korgel, který již intenzivně hledá partnery v oblasti průmyslu. Sám je velkým optimistou a předpokládá, že dostatečně výkonné solární články, jenž se dají vytisknout, nebo nanést jako barva, by v průběhu tří až pěti let měly být již realitou. I kdyby se v časovém faktoru mýlil, je tento směr výzkumu a technologického vývoje nepochybně zajímavý a slibný.

Zdroje:   University of Texas at Austin News , Wikipedia