211service.com
Solární články, které vidí červeně
Vědci ze Stanfordské univerzity prokázali sadu materiálů, které by mohly solárním článkům umožnit využívat pásmo slunečního spektra, které by jinak šlo vniveč. Materiály navrstvené na zadní straně solárních článků by přeměnily červené a blízké infračervené světlo – pro dnešní solární články nepoužitelné – na světlo s kratší vlnovou délkou, které mohou články přeměnit na energii. Univerzitní vědci budou spolupracovat s Výzkumné a technologické centrum Bosch v Palo Alto v Kalifornii, aby v příštích čtyřech letech předvedl systém fungujících solárních článků.
Vypínač: V procesu, který by mohl zefektivnit solární články, je zelené laserové světlo přeměněno na modré světlo pomocí roztoku barviv a kovových nanočástic.
Ani ty nejlepší dnešní křemíkové solární články nedokážou využít asi 30 procent světla ze slunce: je to proto, že aktivní materiály v solárních článcích nemohou interagovat s fotony, jejichž energie je příliš nízká. Ale ačkoli každý z těchto jednotlivých fotonů je nízkoenergetický, jako celek představují velké množství nevyužité sluneční energie, která by mohla učinit solární články cenově konkurenceschopnějšími.
Proces, nazývaný upconversion, se opírá o páry barviv, které absorbují fotony dané vlnové délky a znovu je emitují jako méně fotonů s kratší vlnovou délkou. V tomto případě budou výzkumníci Bosch a Stanford pracovat na systémech, které převádějí blízké infračervené vlnové délky (z nichž většina je pro dnešní solární články nepoužitelná). Vedoucí Stanfordské skupiny, odborná asistentka Jennifer Dionne, věří, že skupina může zlepšit účinnost přeměny slunečního světla na elektřinu u solárních článků z amorfního křemíku z 11 procent na 15 procent.
Koncept upconversion není nový, ale nikdy nebyl demonstrován na funkčním solárním článku, říká Inna Kozinsky, vedoucí inženýr ve společnosti Bosch. Vzestupná konverze obvykle vyžaduje dva typy molekul, které absorbují fotony s relativně vysokou vlnovou délkou, spojují jejich energii a znovu ji emitují jako fotony s vyšší energií a nižší vlnovou délkou. Nicméně šance, že se molekuly setkají ve správný čas, když jsou ve správných energetických stavech, jsou nízké. Dionne vyvíjí nanočástice, které se mají přidat do těchto systémů, aby se tyto šance zvýšily. Aby Dionne vytvořil lepší upkonverzní systémy, navrhuje kovové nanočástice, které fungují jako malé optické antény, směrují světlo v těchto systémech barviv takovým způsobem, že barviva jsou vystavena většímu množství světla ve správný čas, což vytváří více přeměněného světla, a poté směrují světlo více toho přeměněného světla ven ze systému nakonec.
Konečná vize, říká Dionne, je vytvořit pevnou látku. Listy takového materiálu by mohly být položeny na dno článku, oddělené od článku samotného elektricky izolační vrstvou. Fotony s nízkou vlnovou délkou, které projdou aktivní vrstvou, by byly absorbovány vrstvou upkonvertoru a poté by byly znovu emitovány zpět do aktivní vrstvy jako použitelné světlo s vyšší vlnovou délkou.
Kozinsky říká, že cílem společnosti Bosch je prokázat přeměnu červeného světla v fungujících solárních článcích za tři roky a přeměnu infračerveného světla za čtyři roky. Pokud vezmeme v úvahu čas potřebný k rozšíření výroby, říká, že by tato technologie mohla být v komerčních solárních článcích Bosch za sedm až 10 let.