Organické solární panely trhají rekordy - a konečně jsou odolné proti poškození

Organické panely využívají místo křemíku, který je v panelech klasických, polovodičové organické materiály na bázi uhlíku – v podstatě jsou tedy blízké plastům. Jsou levné, podobně jako plasty, mohou být ohebné jako umělé hmoty a navíc mohou být průsvitné nebo dokonce průhledné a velmi, velmi lehké. 

Mohou být tenké i jen několik nanometrů, takže se dají teoreticky umístit na jakékoliv plochy. A navíc se dají vytisknout na 3D tiskárně. Až donedávna se ale potýkaly s několika problémy – tím hlavním byla nižší účinnost.

 Slabá vazba vyřešena 

Klasické křemíkové polovodiče mají pevnou atomovou vazbu, která dokáže přenášet elektron velmi rychle a velmi daleko. Jenže organické materiály mají vazby pružné a elektron tak dobře nevodí. 

Už před rokem se ale objevila v prestižním časopise Science přelomová studie čínských vědců, kteří oznámili, že s organickým panelem dosáhli účinnosti kolem 17 procent; dokonce naznačila, že by jejich účinnost mohla velmi brzy dosáhnout fantastických 25 procent.

Není divu, že se trh s organickými solárními články má do roku 2020 zvětšit o 20 procent. Ještě většímu rozšíření zatím brání další doposud nevyřešený problém: malá odolnost tohoto typu panelů vůči vlivům prostředí. 

Zatímco křemík v klasických panelech je velmi odolný, organické materiály jsou citlivé na vlhkost, kyslík a dokonce i na sluneční světlo. Jedním z řešení problému je izolace panelů do jakýchsi kapsulí, ale to jednak snižuje jejich efektivitu a současně to navyšuje jejich cenu. 

Řešení je tady 

O inovativní řešení se nyní postarali vědci z New York University Tandon School of Engineering. Objevili nečekaně jednoduchý způsob, jak udělat solární panely více robustními, odolnějšími na vnější vlivy, jako je slunce, kyslík i voda. Místo toho, aby na panely nanášeli další vrstvy, totiž materiál z panelů odstranili.

Týmu vědců šéfoval profesor chemie André Taylor. Podle jeho vyjádření celý proces funguje podobně jako depilace voskem – pomocí speciálních nástrojů vědci odstranili z vrchní vrstvy organických článků molekuly, které jsou na vnější vlivy citlivé – jedná se zejména o látku známou jako PCBM.

„Naše výsledky konečně ukazují, že odstranění molekul v horní vrstvě panelu vede ve vzniku vysoce odolných solárních buněk, které mohou fungovat dokonce i pod vodní hladinou, aniž by přitom docházelo k jejich degradaci,“ popsali výzkumníci.

Zdroj: TexPlore, Science, Foto: Frauenhoffer Insititut