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

Související články

Síla myšlenky: Americká armáda chce přístroj pro telepatickou komunikaci

Síla myšlenky: Americká armáda...

Americká armáda chystá další projekt jako vystřižený ze sci-fi filmu. V rámci...
Když si auta povídají a varují před kolizí…

Když si auta povídají a varují před...

Už teď učí Češi auta „povídat“ na vybraných úsecích českých dálnic,...
Česká společnost investuje do řešení paradentózy

Česká společnost investuje do...

Ačkoli paradentóza představuje široce rozšířené infekční onemocnění postihující...
Projekt CROCODILE: Inteligentní doprava Evropy

Projekt CROCODILE: Inteligentní...

„Jak chcete vládnout zemi, kde se vyrábí 246 druhů sýra?“ vystřihl...
Židle navržená pomocí umělé inteligence

Židle navržená pomocí umělé...

Každý designér sní o tom, že dostane příležitost pracovat na projektu,...
Oslavy ve stínu pandemie

Oslavy ve stínu pandemie

Na 13. listopad každoročně připadá Mezinárodní den nevidomých. Toto datum...
Mikrovlnná technologie FUTTEC zachraňuje vozovky v ČR

Mikrovlnná technologie FUTTEC...

Inovativní česká mikrovlnná technologie FUTTEC, zabudovaná ve stroji FT3,...
Česko finalizuje unikátní projekt dopravy budoucnosti

Česko finalizuje unikátní...

Představte si Evropu bez dopravních nehod, kdy už nikdo na silnici...
Britská armáda požaduje robotické vojáky

Britská armáda požaduje robotické...

Britské ozbrojené síly chystají výraznou technologickou změnu ve svých řadách....
Zařízení z VUT pomůže jadernému výzkumu

Zařízení z VUT pomůže jadernému...

Vědci z brněnské techniky spustili novou experimentální smyčku pro výzkum...

Nenechte si ujít další zajímavé články

První Šípková Růženka: Záletný král ji znásilní ve spánku!

První Šípková Růženka: Záletný král...

Příběh o krásné princezně, která se v království jednoho dne píchne do...
Skrývá hrad Potštejn skutečný poklad?

Skrývá hrad Potštejn skutečný...

Hrabě Jan Antonín Harbuval Chamaré si nedá pokoj. Po tajemném pokladu kdesi...
Není pilot jako pilot: Roboti mají letadla stavět, udržovat i řídit!

Není pilot jako pilot: Roboti mají...

Americké Air Force nezahálí a pouští se do pomalé revoluce v létání. Do...
Jak funguje závislost?

Jak funguje závislost?

Když se řekne slovo závislost, asi první věc, která se nám...
Wilhelm Frick: Zapomenutý protektor loutka

Wilhelm Frick: Zapomenutý...

„Zejména v budoucnu bude myšlena jako místo pro penzistu na dožití,“...
Kongamato: Létající lebka, která děsí Afriku!

Kongamato: Létající lebka, která...

Nad Kongem se vznáší stín. Vrhá ho tělo netvora, kterému místní říkají kongamato....
Případ Gypsy Blanchardové: Tak trochu jiná mateřská láska

Případ Gypsy Blanchardové: Tak...

Už od malička trpí leukémií a svalovou dystrofií, úsměv její tvář...
Neporazitelný Rocky Marciano: Boxerské legendě dá K.O. až chyba pilota

Neporazitelný Rocky Marciano:...

Dlouhou prohrává na body a vypadá to, že jeho sen se rozplyne. Jenže...
Záludná škytavka: Vědci jí stále nemůžou přijít na kloub

Záludná škytavka: Vědci jí stále...

Oni dva na rande. Dívka je nervózní, proto do sebe kopne sklenku koly. A pak to...
Poznejte své IQ

Poznejte své IQ

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