Nové solární panely čerpají energii ze světla, které dosud neviděly

Tým vedli fyzici a inženýři ze slavné Berkeley Lab. Jejich experiment prokázal, že když se miniaturní částečky pokryjí přírodními barvivy, výrazně to zvýší jejich schopnost zachycovat světlo blízké infračervenému spektru, a pak ho znovu vyzařovat ve viditelném spektru. Kromě obnovitelné energetiky by tento princip mohl mimo jiné pomoci také ve vývoji nových, kvalitnějších zobrazovacích metod například pro medicínu.

Když vědci pochopili, jak tento mechanismus funguje, dokázali potom nanočástice pokryté barvou seskupit tak, že fungovaly jako jakési antény, které soustřeďují toto světelné záření, aby byl výsledný efekt ještě výraznější. Pak popsali celý princip v odborném časopise Nature Photonics. 

„Tato přírodní barviva zachycují množství téměř infračerveného světla,“ komentoval výsledek Bruce Cohen, který na projektu pracoval a věnoval se především samotným nanočásticím. „Téměř infračervené vlnové délky se v solárních technologiích skoro nevyužívají a obarvené částice efektivně mění záření na normální světlo. Proto nám umožňují zachytávat značnou část slunečního světla, které by se jinak vyzářilo zbytečně - a posléze ho integrovat do již existujících solárních technologií,” vysvětlil Cohen. 

Vědci popsali, že jimi zkoumané barvivo zesiluje jasnost znovuvyzařovaného světla přibližně 33 000x a jeho interakce s nanočásticemi zvyšuje efektivitu při přeměně světla asi stokrát.

Výzkum trval téměř 10 let

Vědci použili při něm nanočástice typu UCNP. Poprvé jejich schopnost zachytávat a měnit vlastnosti světla vědci popsali už roku 2012, tehdy ale ještě netušili, na jakém principu tento mechanismus pracuje. „Zavládlo tehdy velké nadšení, ale pak se dostavilo zmatení,” popisuje Cohen. 

Spousta laboratoří po celém světě se pokusila proces napodobit; jeho komerční síla je totiž obrovská. Téměř nikomu se to ale nepodařilo. Barvivo se téměř okamžitě rozkládalo, jakmile na něj dopadlo světlo. A navíc nikdo nevěděl, jak přesně tato barviva reagují s povrchem nanočástic. Jak je to možné? Důvodem je skutečnost, že se zde pohybujeme na samotném okraji zobrazovacích metod v rozměrem molekul. 

Nové technologii již nestojí nic v cestě

Teprve ve specializovaném pracovišti v Berkeley, které patří v nanotechnologiích k naprosté světové špičce, tento oříšek rozlouskli. Přišli na to, jaké složení nanočástic je pro tento cíl ideální: když do nich přidali stopové množství jednoho vzácného kovu, výsledný efekt to ještě posílilo. 

Podle vědců nestojí nyní nic v cestě tomu, aby se nanočástice velké asi dvanáct nanometrů přidávaly do buněk v solárních panelech. To by mohlo pomoci zvýšit množství energie, kterou tato zařízení produkují. 

Nebude to hned, ještě je potřeba vyřešit několik ryze praktických záležitostí spojených s nejekonomičtějším pokrýváním panelů i jejich co nejdelší životností. Podle expertů z Berkeley už ale jinak nestojí nic v cestě tomu, aby za pár let na světě fungovaly panely, které budou ještě efektivnější než ty současné. 

Bude to stačit k tomu, aby obnovitelná energetika definitivně poslala do minulosti tu fosilní? Uvidíme…

Zdroj: Phys