Fotovoltika: recyklácia svetla - revolúcia vo využití solárnej energie

Solárne panely

30. 03. 2016

Lukas P.

Zdieľajte cez:

V súčasnosti je bežná recyklácia materiálov ako plasty, papier, sklo, avšak vedci prišli s nápadom ako recyklovať solárne svetlo. Fotovoltika sa tak dostáva na prelomovú hranicu.

Prelomová štúdia

Vedci z Cambridgeskej univerzity objavili skupinu materiálov, ktoré nazvali hybridné vedúce halogénové perovskity (hybrid lead halide perovskites) a ktoré dokážu recyklovať fotóny svetla. Tento objav by mohol byť prevratný na poli využívanie solárnej energie.
Perovskitové solárne bunky boli prvýkrát testované v roku 2012 a to s takým úspechom, že v roku 2013 ich Science Magazine zaradil medzi jeden z najprevratnejších objavov. Sú pomerne lacné a ich výroba je jednoduchá, takže by v blízkej budúcnosti mohli nahradiť doteraz najviac využívaný materiál pri výrobe solárnych panelov – kremíka. Perovskitové bunky boli pri výrobe solárnych materiálov využívané aj v minulosti, ale až teraz vedci objavili ich unikátnu schopnosť.

Čo je Perovskit

Perovskit je minerálny oxid, obshaujúci vápnikový titaničitan, ktorý má chemickú značku CaTiO₃. Gustav Rose ho objavil v roku 1839 v Uralských horách a je pomenovaný po ruskom mineralógovi Levovi Perovskom.

Ako to funguje

Solárne panely spracúvajú slnečné svetlo do formy elektrickej energie, ale tento proces funguje aj opačne, keďže pri rekombinácii tejto elektrickej energie vzniká fotón. Hybridné vedúce halogénové perovskity majú špeciálnu schopnosť znovu absorbovať vzniknuté fotóny a tento proces sa nazýva recyklácia fotónov. Toto vytvára vysoký efekt koncentrácie v solárnej bunke, ako keby sme namierili šošovkou na jeden určitý bod . Felix Deschler, jeden zo spoluautorov uvádza, že štúdia demonštruje kvalitu týchto materiálov a otvára nové cesty pri maximalizácii efektívnosti a využitia solárnych buniek.
Na overenie tórie namierili vedci na kus materiálu, ktorý mal hrúbku 500 nanometrov, laserové lúče. Všimli si, že laserové lúče boli vyžiarené vo forme energie na inom mieste tohto materiálu. Luis Miguel Pazos Outón, vedúci tímu vedcov uvádza, že takýto energetický komponent by nemohol existovať, ak by lúče neprešli procesom recyklácie.

Umelecké zobrazenie toho, ako vyzerá recyklácia fotónov vo vnútri kryštalickej štruktúry perovskitu.

Začiatkom tohto roka vytvoril Americký národný ústav pre obnoviteľnú energiu (US‘ National Renewable Energy Lab) nový rekord pri využití solárnych buniek na báze kremíka pri konverzii slečného svetla na elektrickú energiu pri výške 29,8 percent. Tento rekord však asi dlho nevydrží, keďže kremíkové solárne panely nemajú na rozdiel od perovskitových buniek schopnosť prenosu energie a jej premeny na svetelné lúče.
Prečítajte si aj: Bio-fotovoltika využíva mach na výrobu elektriny – ako to funguje? (video)

Akú budúcnosť nám prinesie fotovoltika

Vedci veria, že využitie týchto materiálov by mohlo výrazne znížiť náklady na energiu a to pri vyššej efektívnosti oproti použitiu kremíkových materiálov. Najprv však bude nutné doriešiť rôzne aspekty, pričom jeden z najdôležitejších je otázka vonkajšieho obalu panelu, ktorý by bol schopný udržať zrecyklovanú energiu. Výsledky sú však už teraz nádejné a možno už čoskoro nastane zlom vo výrobe a spôsobe použitia solárnej energie.

Zdroje:
http://www.gizmag.com/hybrid-lead-halide-perovskites-recycling-photons/42496/
http://www.nrel.gov/news/press/2016/21613
http://www.gizmag.com/cheap-durable-perovskite-solar-cells/41618/
http://www.cam.ac.uk/research/news/solar-cell-material-can-recycle-light-to-boost-efficiency
http://science.sciencemag.org/content/351/6280/1430
https://en.wikipedia.org/wiki/Perovskite