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 vychladnouSvětlo 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 nanokrystalůK 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 oříšekVědci 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 profesíProfesor 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.

Autor: Iva Adlerová
Rubriky:  Technika
Publikováno:
Další články autora
Právě v prodeji
Tip redakce
reklama

Související články

Je libo garsonku, nebo 3+1?

3D tisk ušel za několik málo let skutečně dlouhou cestu,...

Návrat důležitého smyslu

Vědci ze Švédska sledovali čtyři lidi, kteří v průběhu 3 až 7 let...

Taxi nové generace

Sny o malých létajících strojích, které by představovaly taxislužbu, mají...

Na sklonku června to uteklo....

Naše domovská planeta si před pár týdny připsala nový světový rekord. 29....

Kde hledat dokonalý pigment?

Pigmenty jsou práškové barvy, jež jsou prakticky nerozpustitelné nejen ve...

Jak se těží sůl?

Sůl kamenná je český název pro minerál halit. V minulosti se využívala nejen...

Jak se žije astronautům?

Život ve vesmíru se ani vzdáleně nedá srovnávat s tím na Zemi. Přestože...

Země hicuje – oceány se...

Z nejnovější analýzy provedené v uplynulém roce vyplývá fakt, že je možné...

Pes dokáže odhalit pravou lidskou...

Podle nejčerstvější studie odborníků z Veterinární univerzity ve Vídni se psi...

Tesla na pranýři: Elektromobil měl...

Americký Národní úřad pro bezpečnost silničního provozu se pouští do vyšetřování...

Nenechte si ujít další zajímavé články

25 let od prvního startu letounu L-159

25 let od prvního startu letounu...

Letos uběhlo 25 let od prvního vzletu prototypu letounu L-159 ALCA z letiště...
Utopili Habsburkové sen o indické kolonii v dluzích?

Utopili Habsburkové sen o indické...

Bengálci roku 1744 dobývají Bankibazar. V Evropě zatím zuří válka o...
Prince: Nevázaný sexsymbol i upjatý svědek Jehovův

Prince: Nevázaný sexsymbol i...

Rok 2016 byl „annus horribilis“ pro celý hudební svět. Hned...
Vrahy neposlušné tchyně se stali Vikingové

Vrahy neposlušné tchyně se stali...

Varjagové, švédští Vikingové, podnikali výpravy do východní Evropy....
S letními neduhy pomohou i zásoby ze spíže

S letními neduhy pomohou i zásoby...

Spáleniny od slunce, průjem nebo včelí bodnutí patří k těm méně příjemným...
Pedro Alberto Vargas: Vrah číhá na balkoně

Pedro Alberto Vargas: Vrah číhá...

Šílený střelec na balkoně hořícího bytu kropí okolí kulkami z poloautomatické...
Z komínů se stále kouří: Proč se Znojmu přezdívalo „město duchů“?

Z komínů se stále kouří: Proč se Znojmu...

Téměř 27 kilometrů měří na délku podzemí jihomoravského města Znojma....
České organizace čelily ve druhém čtvrtletí doposud nejvyššímu počtu kyberútoků

České organizace čelily ve druhém...

Na začátku roku čelila v průměru jedna česká organizace 1100...
Jasně červená barmanská legenda: Italská smetánka z ní zůstane u vytržení!

Jasně červená barmanská legenda:...

Píše se rok 1860 a v malé italské obci Novara má lihovarník Gaspare Campari...
Poznejte své IQ

Poznejte své IQ

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