Chystá se průlom ve fotovoltaice?

^{SOLÁRNÍ ENERGIE}  Během posledního roku se v laboratořích objevila nová generace solárních panelů.

V minulých letech probíhající pád cen panelů by mohl pokračovat do oblastí, kde se stanou zajímavé i bez státní podpory. Na svědomí by to mohl mít materiál, který asi neznáte: perovskit.

Perovskit je obecný název pro skupinu látek, které mají krystalovou strukturu stejnou jako oxid titaničito-vápenatý. V článcích se však používají látky, které – i když mají podobnou krystalickou strukturu – jsou z chemického hlediska hodně odlišné (jde o uhlovodíkové látky s příměsí olova a halogenů). Už zhruba 20 let s nimi experimentují vědci zabývající se supravodivostí za vysokých teplot, jejich kariéra ve fotovoltaice byla zahájena až v roce 2009.

Japonští vědci spíše jen tak ze zvědavosti vytvořili solární článek, ve kterém perovskit sloužil jako barvivo, tedy materiál, který pohlcuje světlo dopadající na článek. Měl doslova mizernou účinnost, jen 3,5 procenta, a dokonce se vědcům ztrácel pod rukama, protože použitý elektrolyt článek rychle rozpouštěl. Ale pokrok byl rychlejší, než kdo čekal.  V srpnu roku 2012 vytvořil tým vědců ze švýcarského Lausanne články s perovskitem s účinnosti necelých 10 procent. V červenci roku letošního rekord posunuli na 15 procent. Vědci jsou navíc přesvědčeni, že vědí, kam dále. Neměl by údajně být problém vytvořit články s účinností zhruba 20 až 25 procent.

Zlepšily se i další parametry. Další výzkumná skupina ve stejné době představila také první perovskitový článek, který nepotřebuje kapalný elektrolyt, což je nesmírný skok vpřed. Články obsahující kapalinu jsou totiž velmi nepraktické: na sluníčku by mohly například velmi snadno praskat. Nové články také díky tomu nejsou nestabilní a materiál v nich zatím nedegraduje. Zdá se rovněž, že by je mělo být možné vyrábět v podstatě za pomoci současných výrobních postupů, za nízkých teplot a bez exotických materiálů. To je klíčová výhoda, jejíž význam se nesmí podceňovat. Vytvořit účinné drahé články, třeba se speciální nanotechnologickou úpravou povrchu, zvládne řada laboratoří; udělat levné a účinné články je podstatně těžší.

Před pěti lety by tomu nikdo nevěřil. Pohled na článek s perovskitem vytvořený jednoduchým průmyslovým postupem (napařováním) s účinností kolem 15 procent.

Průhledná budoucnost

Články z perovskitu by mohly mít ještě jednu velkou potenciální výhodu: mělo by být možné vyrábět je průhledné. Vycházejí totiž z tzv. Grätzelových článků, u kterých to možné je. V případě perovskitových článků se to zatím nepodařilo, ale pracuje se na tom a nezdá se to být neřešitelný problém.

Mohou vzniknout okna vyrábějící elektřinu za cenu běžných solárních panelů? To by mohlo znít lákavě snad i sluneční energií otráveným Čechům, zvláště v případě, kdybychom se skutečně dočkali zlevnění na méně než polovinu současných cen, jak slibuje Snaith.

Výhod nově objevených článků je tolik, že časem by se mohly stát hlavním materiálem pro výrobu solárních panelů, napsal v komentáři pro časopis Nature Michael McGehee ze Stanfordovy univerzity. Předstupněm by mohl být kombinovaný článek, ve kterém se vrstva průhledného perovskitu „natiskne“ na vrstvu křemíku. Účinnost by se tím mohla zvýšit podle propočtů asi o čtvrtinu a náklady navíc by byly malé.

Nevýhody jsou méně zjevné. Tou největší samozřejmě je to, že jde zatím jen o odhady a výroba se může střetnout s nějakým nečekaným problémem. Články také obsahují olovo, tedy jedovatý prvek. Je ho velmi málo, ale z legislativního hlediska by to mohl být problém.

Samozřejmě zůstane jiný problém: nestálost výroby elektřiny ze Slunce. Panely musíme vždy zálohovat nějakým jiným zdrojem energie nebo nějakým typem „baterie“, které jsou zatím ovšem velmi neprakticky drahé. Další nevýhodou je, že panely už dnes netvoří největší část ceny celé solární instalace. A cena dalších komponentů (např. měničů) zdaleka neklesá takovým tempem, spíše dokonce stagnuje.                 

Autor: spe