Budeme mít na střechách nanokrystaly?

Slunce nás trpělivě bombarduje kvanty energie a my se pomalu učíme ji využívat. Poslední objevy dávají naději, že bychom mohli využívat dnes nepředstavitelných 60 % sluneční energie v solárních panelech. Ty dnešní mají praktickou účinnost méně než 20 %. Zařídit by to mohly nanokrystaly, nazývané také „kvantové tečky“.

Slunce nás trpělivě bombarduje kvanty energie a my se pomalu učíme ji využívat. Poslední objevy dávají naději, že bychom mohli využívat dnes nepředstavitelných 60 % sluneční energie v solárních panelech. Ty dnešní mají praktickou účinnost méně než 20 %.  Zařídit by to mohly nanokrystaly, nazývané také „kvantové tečky“.

Hlavní nevýhodou dnešních solárních panelů je nízká účinnost. Současné křemíkové panely, které jsou na trhu, umí na elektřinu přeměnit méně než 20 % dopadajícího světla. Teoretické maximum efektivity je asi 31 %. To, že se ztrácí část energie přeměnou v tepelnou,, je zčásti až druhotný jev, protože primárně nemají současné solární buňky ani kapacitu zachytit kvanta energie, kterými je Slunce bombarduje. Pokusy s využitím nanokrystalů slibují změnu – na elektrický proud bude možné přeměnit teoreticky až 66 % dopadajícího záření.

Chyťte horké elektrony, než vychladnou

Světlo si můžeme představit jako vlnění i jako částice, fotony. Když sluneční světlo dopadá na solární buňku, část energie se absorbuje, excituje (vybudí) elektrony v materiálu fotobuněk a „vyrazí“ je z jejich místa. Volné elektrony pak putují v elektrickém poli daným směrem a tím zjednodušeně vzniká elektrický proud. Energie, kterou materiál nedokáže absorbovat, se mění do podoby vysokoenergetické formy elektronů, nebo také „horkých elektronů“. Ty jsou ale nestálé a energie se ztratí přeměnou na teplo. „Nicméně, pokud by se podařilo využít horké elektrony dřív, než energii ztratí, pak jste v podstatě vypnuli tuto ztrátovou dráhu a můžete zvýšit účinnost s více než dvojnásobným faktorem,“ říká autor studie Xiaoyang Zhu, profesor chemie na Universitě v Texasu,

Lenivé elektrony je třeba vylákat z nanokrystalů

K dosažení tohoto efektu byly použity nanokrystaly (menší než 100 nanometrů) selenidu olova. Stejně jako křemík, je selenid olova polovodič, ale podstatný rozdíl oproti větším částicím je v jeho schopnosti udržet horké elektrony jako »horké« delší dobu a tím předejít ztrátám přeměny energie v teplo. Výzkum ukázal, že nanokrystaly – kvantové tečky – mohou zvýšit životnost horkých elektronů až 1000 krát. Ale ještě není vyhráno, horký elektron je třeba z kvantové tečky uvolnit, tak aby jeho energie mohla být využita jako elektrický proud.
„ Elektronu se uvnitř kvantové tečky líbí,“ říká profesor Zhu s nadsázkou, „takže jsme museli najít něco, co ho vyláká ven.“

Kovový oříšek

Vědci zvolili dobře prostudovaný oxid titaničitý, který je známý svou schopností přijímat nové elektrony a pustili se do dalšího oříšku. Museli hledat způsob, jak propojit selenidové nanokrystaly a oxid titaničitý takovým způsobem, aby jejich chemická interakce umožnila přenos elektronů. To se podařilo nad očekávání dobře, přenos byl nejen úspěšný ale také velmi rychlý. Pokud budou i další pokusy stejně úspěšné, solární články s nanokrystaly jsou zase o krok blíže k reálné aplikaci. „Konečným cílem je pochopitelně solární buňka s účinností předpokládaných 66 %, ale dalším krokem k praktickému životu je přivést horké elektrony až do vodičů. To je výzkum, který má mnoho implikací, ale implikace ještě nejsou aplikace,“ konstatuje profesor Zhu a dodává, že bude velmi rád, když ještě za svého života uvidí kvantové tečky na střechách.
Sprejerství se stane prestižní profesí

Profesor Ted Sargent z Univerzity v Torontu se svým týmem pracuje dokonce na solárním panelu ve spreji a tato technologie by měla mít ještě jednu přednost – měla by prý měnit na světlo i paprsky v infračerveném spektru, tedy teplo. I člověk vydává teplo přibližně asi jako stowattová žárovka, stejně jako další živočichové i pracující stroje a přístroje. Pokud se projekt povede dovést až k výrobě, mohly by být v budoucnosti plochy produkující čistou energii doslova všude. Saka a kabelky napájející mobilní telefony a přehrávače, domácí solární »panely «v podobě závěsů na oknech nebo automobily či notebooky, které se samy zásobují energií, vypadají dnes fantasticky, ale jako představa budoucnosti jsou velmi lákavé.

Rubriky:  Technologie
Publikováno:
Další články autora
Právě v prodeji
Tip redakce

Související články

Aero zahájilo výrobu prvních letounů L-39NG

Aero zahájilo výrobu prvních...

V Aeru Vodochody se rozjela v minulých týdnech výroba nových dílů na letoun...
Sledování zatmění Slunce pomocí bombardérů?

Sledování zatmění Slunce pomocí...

Ale proč ne. NASA bude sledovat úplné zatmění Slunce pomocí...
Šikovný nátěr z českých laboratoří, který lapá škodliviny

Šikovný nátěr z českých laboratoří,...

Unikátní český nátěr umí víc než jen požírat plísně a odstraňovat špínu z fasád domů....
Česká nanodružice úspěšně obíhá na polární dráze

Česká nanodružice úspěšně obíhá na...

Dvoukilogramová nanodružice VZLUSAT-1 byla na oběžnou dráhu dopravena pomocí...
Projeďte se elektromobilem po Zoo ve Dvoře Králové

Projeďte se elektromobilem po Zoo...

Společně s automobilkou Nissan připravila Zoo Dvůr Králové akci pod názvem...
Energy Observer vyrazila na šestiletou plavbu kolem světa

Energy Observer vyrazila na...

Katamarán, který je poháněn sluncem, větrem a vodíkem vyrazil v sobotu z Paříže...
Bude DARPA odposlouchávat mozky?

Bude DARPA odposlouchávat mozky?

Americká obranná agentura DARPA představila v loňském roce grantový program...
AirQuadOne, aneb elektrická létající čtyřkolka.

AirQuadOne, aneb elektrická...

Prototyp je dílem evropského konsorcia Neva Aerospace. Ti se snaží vyvinout a...
Okřídlená helikoptéra bude uhánět rychlostí 400 km/h

Okřídlená helikoptéra bude uhánět...

Před nedávnem jsme vám představili v krátkosti helikoptéru...
Češi vyřešili přenos dat v extrémním prostředí

Češi vyřešili přenos dat v...

Spolehlivý přenos informací v extrémním prostředí s intenzivním rušením je...

Epochaplus.cz - Nenechte si ujít další zajímavé články

Podivné zážitky: Dokazují existenci paralelních světů?

Podivné zážitky: Dokazují existenci...

Američanka Carol Chase McElheney je zmatená. Podle...
Bójové: Žili opravdu na našem území?

Bójové: Žili opravdu na našem...

Češi s oblibou odvozují svůj pradávný původ od...
Krvavé zprávy z Dálnice slz: Zmizelo tu až 43 žen!

Krvavé zprávy z Dálnice slz:...

Hrůzostrašná historie „Dálnice slz“, jak se asi...
Jak se bude žít ve vesmíru?

Jak se bude žít ve vesmíru?

Podle odborníků nás v následujících dekádách čeká...
Tajemné šlápoty v Miloticích: Zanechává je Černá hraběnka?

Tajemné šlápoty v Miloticích:...

Zaměstnanci milotického zámku si dělají starosti....
Hodinky za 94 000 000: Čtyři meteority a planetárium jako bonus!

Hodinky za 94 000 000: Čtyři...

Nejdražší sadou hodinek jsou Meteoris švýcarského...
Pomohl Ludvíkovi XVI. pod gilotinu i jeho bratranec?

Pomohl Ludvíkovi XVI. pod...

Zelený kočár projíždí pařížskými ulicemi v dopoledních...
5 podivných vražd: Kdo měl spadeno na švédského premiéra i filmovou celebritu?

5 podivných vražd: Kdo měl spadeno...

Arcibiskup ze San Salvadoru Óscar Romero (1917–1980) je...
Co na vás prozradí barva vašeho automobilu?

Co na vás prozradí barva vašeho...

„Řekni mi, jaké máš auto, a já ti povím, jaký...
Poznejte své IQ

Poznejte své IQ

V našem profesionálně sestaveném testu ihned zjistíte přesné výsledky a obdržíte certifikát.