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

BMW zkouší rychlonabíječku s výkonem 450 kW

BMW zkouší rychlonabíječku s...

Průmyslové společnosti Allego, Phoenix-Contact, Porsche a Siemens se spojily...
Vojenská plavidla budoucnosti? Řízená budou umělou inteligencí a virtuální realitou

Vojenská plavidla budoucnosti?...

Námořní bitvy budoucnosti už by se mohly obejít bez přítomnosti námořníků. Alespoň to...
Botanici vyvinuli kybernetickou rostlinu, která se otáčí za světlem

Botanici vyvinuli kybernetickou...

Přestože rostliny nedisponují nervovou soustavou jako živočichové,...
Nové obličejové masky amerického letectva ochrání i před radioaktivitou

Nové obličejové masky amerického...

Před několika dny dokončilo americké vojenské letectvo testování obličejové...
Jordánsko má účinný systém na nedostatek energie a vody

Jordánsko má účinný systém na...

Jordánsko se v posledních letech potýká s nedostatkem vody a energie....
Livall RS1: Chytrá ochrana hlavy

Livall RS1: Chytrá ochrana hlavy

Letos to bude vůbec poprvé, co budou lyžaři moci otestovat chytrou...
Výkonnější baterie pro hybridy a mobilní telefony

Výkonnější baterie pro hybridy a...

Revoluční baterie budou mít větší kapacitu i bezpečnost. To znamená, že...
Český vědec získal stomilionový grant na vývoj speciálních povrchů z nanostruktur

Český vědec získal stomilionový...

Česká republika patří ve vývoji moderních technologií ke světové špičce. Důkazem je...
V Praze se objeví do roku 2020 městské sdílení elektromobilů, tzv. e-carsharing

V Praze se objeví do roku 2020...

Téma elektromobilů patří k nejdiskutovanějším v současnosti. Ano Česká republika...
Se zalesňováním zdevastovaných oblastí pomohou drony

Se zalesňováním zdevastovaných...

Že drony nemusí nutně sloužit jen ke sledování lidí a bezduché zábavě už...

Nenechte si ujít další zajímavé články

Jak by vypadala naše planeta bez vody?

Jak by vypadala naše planeta bez...

Ne nadarmo se Zemi přezdívá modrá planeta – 71 % jejího povrchu...
Člověk neandertálský: Je možné jej opět přivést k životu? 

Člověk neandertálský: Je možné jej...

Neandertálci byli dlouho považováni za méně vyspělou formu hominidů....
Závist v podnikání: Označoval soused císařskou barvírnu za čertovský dům?

Závist v podnikání: Označoval soused...

V barvířské tradici svých předků pokračuje Josef Jan Leitenberger, který se po...
Pár z pekla: Dvojice zabijáků Daniel a Manuela Rudovi!

Pár z pekla: Dvojice zabijáků...

„Černočerný upír hledá princeznu temnoty, která nenávidí všechno a všechny,“...
Existují posedlé panenky? Jednu možná mají v Peru

Existují posedlé panenky? Jednu...

Hororový film o oživlé zabijácké panence Chucky je dnes už v podstatě...
Přečkal biskup Jindřich Zdík zákeřný útok ve křoví?

Přečkal biskup Jindřich Zdík...

Biskup Jindřích Zdík čeká schovaný v křoví, co se bude dít. Naštěstí...
DS 7 Crossback: V čem je unikátní?

DS 7 Crossback: V čem je unikátní?

Budoucnost se zdá být božská. Novým ambsadorem celé...
Krimi z Anglie: Lidská hyena bere střechy nad hlavou

Krimi z Anglie: Lidská hyena bere...

Píše se květen roku 2017 a soudní síň Nejvyššího soudu v Glasgow...
Dohodil Václavovi II. správce země jeho tchán?

Dohodil Václavovi II. správce...

Arnold z Bamberku ví, jaké jsou poměry na českém královském dvoře. Nic si nedělá...
Poznejte své IQ

Poznejte své IQ

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