Motýlí křídla inspirují výrobce solárních článků

Většina využitelné energie má jeden původ – pochází se světla a tepla, které na zemský povrch dopadá díky našemu Slunci. Je proto jen logické, že začít s přímým využívám právě tohoto zdroje by mělo být nejekonomičtější.

V honbě za nejefektivnějším slunečním článkem došlo v nedávné době k dalšímu významnému pokroku.

Energii slunečního zařízení se dokázaly zachycovat ty z pozemských organismů, kterým říkám autotrofové neboli samozásobitelé. Většina rostlin a sinic má na specializovaných membránách složitá zařízení, díky nimž může dojít k zachycení energie jednotlivých složek světelného záření – fotonů.

Celý proces, který tvoří základ všech potravních řetězců, souhrnně nazýváme fotosyntéza. Je ale důležité všimnout si jedné věci – na všech vyšších stupních potravních řetězců nutně dochází k energetickým ztrátám.

Ochočit si tedy sluneční energii přímo je nejen rozumné, ale i výhodné. Lidské schopnosti ohledně využívání slunečních paprsků však stále za siniceni a rostlinami drtivě zaostávají. První sluneční článek, který využíval unikátních vlastností křemíku, byl sestaven až v roce 1954.

Křemíkové články jsou ostatně využívány dodnes. Jejich obrovskou nevýhodou je však jejich poměrně nízká efektivita. Odhaduje se, že dnešní křemíkové solární články dokáží za dobu svého života dodat zhruba takové množství energie, která byla vynaložena k jejich výrobě.

Naděje na efektivnější zachycování sluneční energie svitla konstruktérům v 1991, kdy švýcarský chemik za Michael Grätzel přišel s vynálezem tzv. „barvivových článků“, které jsou známy také jako články Grätzelovy.

Oproti tradičním křemíkovým článkům mají nespočet výhod. Jsou mechanicky odolnější (např. proti dešti či krupám), mohou přijímat energii ze všech stran a co je nejdůležitější – jsou výrazně levnější a také vysoce efektivní, takže výsledná cena energie je až 5x nižší, než tomu bylo v případě článků křemíkových.

A v čemže je tajemství jejich účinnosti? Polovodič, které jsou zdrojem elektrického pole, nejsou aktivovány jiným polovodičem, ale fotosenzitivním barvivem. Nanočástice barviva jsou rozmístěny uvnitř celého článku a nikoliv pouze na povrchu, čímž se výrazně zvětšuje plocha, na níž může docházet k zachycování energie slunečního záření.

A k jakému progresu tedy došlo v poslední době? Čínští a japonští vědci si všimli, že barevné pigmenty, díky nimž jsou motýlí křídla ozdobena nejroztodivnějšími skvrnami, jsou velmi efektivním pohlcovačem světelného záření.

Od tohoto postřehu už nebylo daleko k myšlence, že syntetické barvivo, vyrobené podle motýlího vzoru, by mohlo Grätzelovým článkům napomoci k ještě větší efektivitě. A aby to nebylo vše – syntetické napodobeniny motýlích pigmentů lze poměrně snadno a levně připravit.

V našem úsilí vyrobit čistou energii jsme tedy opět o krůček dál.