Oxfordští vědci představili ultra tenký materiál, který by mohl úplně změnit způsob, jakým získáváme energii ze slunce. Nový materiál je založený na perovskitu a má neuvěřitelné vlastnosti – je 150× tenčí než klasické křemíkové solární panely, a přesto je o 5 % efektivnější.
Tým vědců, mezi nimiž je 40 odborníků zaměřujících se na fotovoltaiku, vede na Oxfordské univerzitě profesor obnovitelných zdrojů energie Henry Snaith. Jejich průkopnická práce, využívající zejména tenkovrstvý perovskit, začala přibližně před deseti lety a těží z podpory specializované, roboticky vybavené laboratoře.
Hlavní inovace: je tenký a flexibilní
Hlavní inovace spočívá v tom, že nový materiál schopný vyrábět elektřinu lze aplikovat na povrchy běžných předmětů, jako jsou batohy, auta nebo mobilní telefony. Materiál je dostatečně tenký a flexibilní na to, aby jej bylo možné připevnit na téměř jakýkoli povrch budovy nebo předmětu.
Díky průkopnické technologii vyvinuté v Oxfordu, která spojuje více vrstev pohlcujících světlo do jediné solární buňky, se podařilo zachytávat širší spektrum světla. To znamená, že z téhož množství slunečního záření lze vytěžit více elektrické energie.
Nezávislé testy, provedené japonským Národním institutem pro pokročilou průmyslovou vědu a technologii (AIST), prokázaly účinnost přes 27 %. To odpovídá úrovni tradičních, jednovrstvých materiálů na bázi křemíku. Údaj o účinnosti byl zveřejněn ještě před publikací vědecké studie, kterou oxfordští vědci plánují na pozdější část tohoto roku.
„Během pouhých pěti let experimentování jsme zvýšili účinnost přeměny energie z přibližně 6 % na více než 27 %, což je blízko limitům, kterých dnes mohou dosahovat jednovrstvé fotovoltaiky,“ uvedl Shuaifeng Hu z Fyzikálního ústavu Oxfordské univerzity. „Věříme, že s dalším vývojem by tento přístup mohl umožnit fotovoltaickým zařízením dosahovat ještě vyšších účinností, přesahujících 45 %.“
Tloušťka jen 1 mikrometr
Současné komerčně dostupné solární panely dosahují účinnosti okolo 22 %, což znamená, že dokážou přeměnit asi 22 % energie ze slunečního záření na elektřinu. Nový materiál je v tomto ohledu výrazně lepší. S tloušťkou lehce přesahující jeden mikrometr je téměř 150krát tenčí než křemíkové destičky používané v tradičních solárních panelech.
„Použitím nových materiálů, které lze aplikovat jako povlak, jsme ukázali, že můžeme napodobit, a dokonce překonat výkon křemíku, a zároveň získat flexibilitu,“ uvedl Junke Wang. „To je důležité, protože to slibuje více solární energie bez potřeby tolika křemíkových panelů nebo k tomu účelu vybudovaných solárních farem.“
Solární energii bude díky tomu možné vyrábět na různých površích, což může v konečném důsledku znamenat menší závislost na tradičních a často prostorově náročných solárních farmách.
Snížení nákladů na fotovoltaiku
Vědci věří, že jejich přístup pomůže dále snižovat náklady na solární energii a zároveň z ní učiní nejudržitelnější formu obnovitelné energie. Od roku 2010 klesla celosvětová průměrná cena solární elektřiny téměř o 90 %, díky čemuž je zhruba o třetinu levnější než elektřina vyráběná z fosilních paliv.
Díky inovacím, jako je tenkovrstvý perovskit, by mohlo být dosaženo dalších úspor, protože tyto nové materiály snižují potřebu křemíkových panelů a speciálně vybudovaných solárních farem. Tento technologický pokrok by mohl znamenat výrazné posílení udržitelné energetiky, která by se stala dostupnější a vhodnější pro širší využití.
„Dokážeme si představit, že perovskitové povlaky budou aplikovány na širší spektrum povrchů, kde budou generovat levnou solární energii – například na střechy aut a budov, nebo dokonce na zadní strany mobilních telefonů,“ dodal Wang.