Vědci z Jiangsu University of Science and Technology (JUST) v Číně vyvinuli solární články na bázi křemíku, které jsou tenčí než kancelářský papír. Jedná se o ohebný materiál podobný svými vlastnostmi papíru, který přeměňuje světlo na elektřinu, aniž by to bylo na úkor účinnosti. Podrobnosti přináší web South China Morning Post.
Solární články na bázi křemíku se hojně využívají při přechodu z energie získávané z fosilních paliv na udržitelnější solární energii, kde tvoří přibližně 95 % solárních článků na fotovoltaickém trhu. Nejlepší křemíkové články dokáží přeměnit světlo na elektřinu s energetickou účinností jen něco málo přes 27 %. Náklady na ně v posledních desetiletích neustále klesají, což usnadňuje jejich nasazení ve velkém měřítku.
Snaha o co nejtenčí články
Solární články vyrobené z krystalického křemíku mají „sendvičovou“ strukturu a dosavadní pokusy učinit je pružnějšími přinesly pozitivní výsledky. V loňském roce byly publikovány výsledky experimentu provedeného vědci ze Šanghajského institutu mikrosystémů a informačních technologií, kteří dosáhli tloušťky solárních článků pouhých 60 mikrometrů, což je zhruba tloušťka lidského vlasu.
Čínský deník Science and Technology Daily v pondělí citoval profesora Li Yanga z JUST, který uvedl, že krystalické křemíkové solární články jsou nejvyspělejší a nejrozšířenější technologií výroby fotovoltaické energie, „ale čelí dvěma hlavním technologickým překážkám“.
Jedním z nedostatků je, že účinnost přeměny energie velkoplošných křemíkových článků zůstává omezena na 26 %. Druhou překážkou je tloušťka článků – obvykle 150 až 180 mikrometrů – což ztěžuje jejich použití v aplikacích, které vyžadují pružnější a lehčí materiál, jako jsou zakřivené střechy, satelity a vesmírné stanice. V prostorách se zakřivenými povrchy bývá nutné implementovat citelně dražší technologie.
Článek tenký 50 mikrometrů
Vědci z JUST postoupili o další krůček vpřed, když vyrobili křemíkové články o tloušťce pouhých 50 mikrometrů, tedy tenčí než list papíru. Na rozdíl od papíru sice nelze křemíkové články překládat, ale je možné je bez problémů ohýbat, což se hodí například při jejich nasazení na satelitech a dalších kosmických aplikacích.
„Vyvinuli jsme krystalické křemíkové články, které jsou tenké pouhých 50 mikrometrů, tedy tenčí než list papíru, a které lze ohýbat do ruličky, a jsou mnohem účinnější než ty konvenční,“ řekl Li Yang. Výsledky vědeckého bádání byly publikovány 31. ledna v odborném časopise Nature.
Ztenčení křemíkových článků má ještě další výhody. Při výrobě tak tenkých solárních článků se spotřebuje méně materiálu, sníží se jejich hmotnost a náklady na jejich instalaci. Má však i jednu poměrně zásadní nevýhodu, neboť tyto solární články postupem času ztrácejí účinnost přeměny energie.
Ohebné solární články
Ztráta účinnosti přeměny energie (PCE) je hlavním důvodem, proč se tenčí křemíkové články dosud neprosadily. K tomu, aby bylo možné používat flexibilní solární články, je zapotřebí více než jen snížení tloušťky na 50 mikrometrů. Při předchozích pokusech dosahovaly ohebné křemíkové články s tloušťkou menší než 150 mikrometrů PCE až 24,7 %.
Vzhledem k tomu, že flexibilní křemíkové články lze téměř libovolně ohýbat, mohou sloužit na široké škále zařízení, jako jsou drony, vzducholodě, a dokonce i nositelná chytrá zařízení. Vědecký tým se nyní zaměřuje na vývoj přenosných, ohebných solárních článků, které lze srolovat do fólie.
Inovace v oblasti fotovoltaické technologie, které přinášejí ohebné solární články tenčí než papír, otevírají nové možnosti pro využití solární energie. Průlom dosažený týmem z Jiangsu University of Science and Technology nejenže snižuje náklady a materiálovou náročnost výroby, ale také rozšiřuje spektrum aplikací, od kosmických misí po integrované řešení pro moderní architekturu.