Revoluční řešení z dílny Akademie věd: solární panely s vysokou účinností
Solární energie patří mezi nejúspěšnější energetické zdroje. Ještě blíže levnému a dostupnému řešení ji může posunout výzkum českých vědců z Akademie věd.
Martin Prax
5. 7. 2020
V rámci mezinárodního projektu podpořeného z evropských prostředků se podařilo vyvinout prototypy fotovoltaických článků s vysokou účinností a potenciálem pro nízké náklady. Vědci z Fyzikálního ústavu AV ČR pracovali pod hlavičkou mezinárodního projektu NextBase, jehož se účastnili zástupci další sedmi států EU. Vědci si od prototypů panelů slibují, že by mohly být nadějí, která přispěje k návratu konkurenceschopné výroby solární panelů do Evropy.
„Podařilo se dosáhnout 25,4 % účinnosti článků. Přiblížili jsme se tak současnému světovému rekordu (26,7 %). Navíc jsme také vyvinuli technologii připravenou pro automatizovanou sériovou výrobu,“ shrnuje výsledky projektu NextBase jeho spoluřešitel Antonín Fejfar z Fyzikálního ústavu AV ČR.
Projekt inovoval fotovoltaické články s heteropřechody, ve kterých jsou kladné a záporné elektrody připraveny na desce křemíkového krystalu nanesením proužků amorfního křemíku tenkých jen několik nanometrů. Dlouho neexistoval praktický nástroj, jak ověřit kvalitu těchto kontaktů. Metodu kontroly vyvinul Martin Ledinský ve Fyzikálním ústavu AV ČR. „Optimalizační proces vyvíjených solárních článků u všech partnerů intenzivně využíval naši optickou profilometrii založenou na Ramanově rozptylu,“ potvrzuje vědec v tiskové zprávě Fyzikálního ústavu.
Nyní prochází revoluční řešení patentovým řízením a vzbudilo již zájem solárního průmyslu. O využití se zajímá například společnost Meyer Burger. Právě tato firma je partnerem výzkumného projektu a jeho výsledky chce využít v rámci nové výrobní linky pro fotovoltaické panely. Do dvou let by chtěli v Evropě produkovat až 1 gigawatt solárních panelů ročně. Další průmyslovým partnerem je italský Enel. Ten již uvedl do provozu prototypovou výrobu na Sicílii – prozatím s kapacitou 0,2 GW.
Projekt NextBase přináší konkurenční výhodu, která umožňuje v Evropě obnovit výrobu fotovoltaických panelů. Příležitost pro uplatnění výsledků přímo v Evropě dává projektu jistotu v podobě evropských cílů, které počítají s navýšením podílu obnovitelných zdrojů na 32 % v roce 2030. Pro oblast produkce zelené elektřiny to znamená zvýšení podílu až na polovinu - každá druhá kilowatthodina bude v evropských sítích vyrobena pomocí obnovitelných zdrojů, zejména větrnými a solárními elektrárnami.
Zajímavá fakta o solární energetice
První průmyslový křemíkový solární panel byl představen 25. dubna 1954 skupinou vědců z Bellových laboratoří: čistou elektřinou dokázal pohánět malé demonstrační zařízení. Prvotní účinnost 4,5 % se podařilo během několika měsíců zvýšit na 6 %.
V 50. a 60. letech se začala fotovoltaika uplatňovat v kosmonautice. Solární baterie zabezpečují chod zařízení v americké sondě Vanguard I. nebo v sovětské družici Sputnik 3. Během 60. let minulého století se do fotovoltaiky zapojila firma Sharp. V Japonsku byla fotovoltaika poprvé využita na zemi ve „větší“ instalaci: solární elektrárna o výkonu 242 W začala zásobovat maják. O dekádu později se do vývoje solárních panelů zapojili ropné společnosti. Kupříkladu Exxon utratil v letech 1970–1975 za výzkum a vývoj solární energetiky více než vláda USA: pres 5 mil. USD. Využití jim dávalo smysl právě na ropných plošinách, kde zajišťovaly chod elektronických zařízení. V 80. letech minulého století vznikla v Kalifornii první megawattová solární elektrárna. Zdroj o výkonu 6 MW dodával elektřinu pro více než 2000 domácností.
Skutečný rozmach fotovoltaiky však přichází s novým stoletím. Solární energetika se stala jedním z nástrojů pro snížení produkce emisí a závislosti na fosilních zdrojích. Během roku 2019 byly na světě zprovozněny solární elektrárny o celkovém výkonu 116 gigawattů. Celosvětově tak instalovaný výkon fotovoltaik dosahuje úctyhodných 630 gigawattů. Rozmach fotovoltaika pomáhá také tlačit cenu solárních řešení dolů. Za posledních deset let se podařilo snížit náklady o více než 80 procent. Instalovaný výkon v Česku je 2,2 gigawatty. Vzhledem k tomu, že u nás solární energetika v posledních letech v důsledku chybějících podpůrných opatření stagnuje, rychle nás dohání i dosud energetiky konzervativní Polsko.