Domů     Technika
Budeme mít na střechách nanokrystaly?
21.stoleti 17.9.2010

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.

Související články
Svět se mění… Elektrifikuje se Severní Amerika, Evropa i Čína. Musejí. Statisíce vědců ze všech koutů planety přicházejí se znepokojivými čísly. Jenže v blízké budoucnosti nebude nutné bojovat jen s růstem CO2 v ovzduší, zároveň se budeme potýkat s nedostatkem lithia, potřebným pro výrobu baterií do elektromobilů. Do roku 2040 podle analýzy Benchmark Minerals Intelligence […]
IPEX AI Contact Center představila svou vlajkovou loď Omnichannel spolu s virtuální asistentkou Alex, speciálně vyvinutou umělou inteligencí. Cloudová aplikace Omnichannel reprezentuje jednotné řešení pro zefektivnění komunikace firem s jejich zákazníky za pomoci AI. Společnost tak svými službami pokládá pevné základy pro vytváření synergie lidské práce s umělou inteligencí. IPEX působí na trhu již od […]
V době spuštění obsadil 40. příčku mezi pětistovkou nejvýkonnějších superpočítačů světa. Teď český superpočítač Salomon definitivně opouští datový sál IT4Innovations národního superpočítačového centra, které je součástí VŠB – Technické univerzity Ostrava. Výzkumných projektů bylo za dobu provozu Salomonu v období 15. září 2015 až 13. prosince 2021 celkově 1 085, spotřebovaly celkem 1 024 milionů jádrohodin výpočetního času a […]
Čínské technologické firmy byly do značné míry zaskočeny průlomem v oblasti generativní umělé inteligence. Byť by své zaspání rády dohnaly, státní regulace a ne zcela dobře se vyvíjející čínská ekonomika jsou jim v tom překážkou. V listopadu, rok po vydání aplikace ChatGPT, se poměrně neznámý čínský start-up dostal na první místo žebříčku, který hodnotí schopnosti […]
Génius Santini po sobě zanechal řadu architektonicky podivuhodných a nádherných staveb. Všechny jeho majestátní budovy, ale i drobné kapličky mají jedno společné – jsou plné mystických odkazů a tajemných symbolů…   Striktně geometrické tvary v geniálních dílech Jana Blažeje Santiniho-Aichela (1677–1723) často odkazují ke konkrétním číslům a mystice, nicméně žádná stavba není tolik plná symbolů jako […]
reklama
Nejčtenější články
za poslední
24 hodin    3 dny    týden
reklama
Nenechte si ujít další zajímavé články
reklama
Copyright © RF-Hobby.cz