Výskumníci z Univerzity Nového Južného Walesu (UNSW) v Sydney predstavili experimentálny proces, ktorý by mohol radikálne zmeniť efektivitu solárnej energie. Ich tím Omega Silicon sa zameriava na metódu známu ako „štiepenie singletov“, ktorá dokáže z jedinej častice svetla (fotónu) vytvoriť nie jeden, ale hneď dva samostatné elektrické náboje.
Ak sa tento laboratórny úspech podarí preniesť do praxe, teoretická účinnosť solárnych panelov by mohla vyskočiť na rekordných 45 %, informuje portál VTM.cz.
Problém súčasného riešenia
Súčasná fotovoltika je postavená na kremíku. Je to síce osvedčený a relatívne lacný materiál, no naráža na svoje fyzikálne maximum. Najlepšie komerčné solárne panely v súčasnosti dosahujú účinnosť premeny svetla na elektrinu okolo 27 %, pričom teoretický strop pre kremík je len o málo vyšší: 29,4 %.
Problém je v tom, že kremíkové články si nevedia poradiť s vysokoenergetickými fotónmi, napríklad z modrej časti spektra. Namiesto toho, aby túto energiu premenili na elektrinu, drvivá väčšina sa stratí ako odpadové teplo. Práve túto stratenú energiu sa snaží nový proces zachytiť a premeniť na druhú dávku elektriny.
Stabilný pigment ako kľúč k úspechu
Myšlienka štiepenia singletov nie je nová, no vedci na čele s profesorom Timom Schmidtom na nej pracovali viac ako dekádu. Predchádzajúce pokusy často stroskotali na nestabilite použitých materiálov. Napríklad často testovaný tetracén síce fungoval, no na bežnom vzduchu a pri vlhkosti rýchlo degradoval.
Tím z UNSW však po prvýkrát použil úplne inú zlúčeninu – DPND (dipyrrolonaphthyridinedione). Ide o vysoko stabilný organický materiál, odvodený od bežných priemyselných pigmentov, ktorý bez problémov odoláva vonkajším podmienkam.
Implementácia by navyše nemala byť extrémne komplikovaná. Podľa Bena Carwithena z výskumného tímu spočíva trik v nanesení ultratenkej vrstvy tohto pigmentu na existujúci kremíkový panel. V podstate ide o pridanie akéhosi „náteru“, ktorý pomôže zachytiť viac energie bez nutnosti meniť celú konštrukciu.
Prvé testy už potvrdili, že rozdelené svetlo skutočne dodáva článku dodatočný elektrický prúd. Projekt si všimla aj Austrálska agentúra pre obnoviteľné zdroje (ARENA), ktorá ho zaradila do svojho programu na vývoj ultralacnej solárnej energie. Cieľom tohto programu je do roku 2030 stlačiť cenu solárnej elektriny pod 30 centov za watt a zvýšiť účinnosť nad 30 %.
Napriek sľubným výsledkom a obrovskému potenciálu zostáva tím realistický. Carwithen krotí prehnané očakávania s tým, že hoci k prelomovému objavu môže dôjsť kedykoľvek, reálnejší časový horizont pre komerčné využitie je skôr päť rokov než niekoľko týždňov.
