Kvantové bodky – zmenia okná na solárne panely?

Hoci v oblasti obnoviteľných zdrojov majú svoje miesto aj veterné turbíny, ich využitie je limitované podstatne viac, ako v prípade slnečnej energie. Ani zvyšovanie účinnosti veterných elektrární nemá v zásade veľké rezervy – aj v tomto majú fotovoltaické panely výhodu. A aby nezaberali pôdu, ktorá sa v každom prípade dá využiť, aj keby nebola poľnohospodárska, s výhodou sa umiestňujú na strechy, prípadne na fasády budov.

quantum-dots

POZRITE SI: Energiu môžu vyrábať protihlukové bariéry, aj lavičky v parku

Zaujímavým riešením, ktoré by okrem miesta, šetrilo aj náklady na inštaláciu solárnych panelov, sú fotovoltaické okná. Samozrejme, najväčší význam by mali na južnej strane budovy. Fotovoltaické panely vo výplni okien však majú svoje kritické momenty.

Aby solárny panel absorboval čo najviac slnečného žiarenia, väčšinou má čiernu farbu. Pokiaľ by boli fotovoltaické panely v oknách a pohltili by značnú časť žiarenia, pôsobili by ako slnečné clony. V letných horúčavách vítaná vlastnosť by však bola v iných obdobiach roka nevýhodou.

POZRITE SI: Kľúčové technológie pre mestá budúcnosti

Riešením je, aby okenné panely zachytávali len malú časť spektra a z tohto žiarenia vyrábali elektrinu. Okrem nízkej účinnosti však aj takýto filter spôsobí zmenu farby denného svetla v miestnosti.

Nový koncept však používa radikálne odlišnú technológiu. Za použitia kvantových bodiek a svetelných vlnovodov vedci zostrojili materiál, ktorý otvára cestu k fotovoltaickým oknám. Kvantové bodky (quantum dots) sú polovodičové nanokryštály takých malých rozmerov, že vykazujú vlastnosti kvantovej mechaniky. Nanotechnológie s kvantovými bodkami sa pritom o zdokonalenie solárnych článkov snažia už dávnejšie.

POZRITE SI: Sú rekordy relatívne? Vo fotovoltaike áno!

quantum-dots-solar1

Kvantové bodky rozptýlené v polymére zachytia časť slnečného žiarenia, ale vzápätí ho vyžiaria v infračervenom spektre. Tieto „infračervené“ fotóny sú vedené v tabuli okna k jeho okrajom, kde sú umiestnené kremíkové fotovoltaické bunky, ktoré generujú elektrinu.

Z hľadiska priepustnosti svetla sa takéto okno chová ako neutrálny filter a neznehodnocuje osvetlenie v miestnosti, informoval portál ARS TECHNICA.

POZRITE SI: MIT vidí budúcnosť solárnej energetiky ružovo

Hoci účinnosť odvádzania infračerveného žiarenia do strán je vysoká (zachytí sa údajne až polovica), vzhľadom na to, že „solárne“ okno pohltí len malú časť dopadajúceho svetla (aby bolo priehľadné), celkova efektívnosť výroby elektriny je nízka.

Autori pracovali s dvoma verziami filtrov – s 10% (svetlejší) a s 20% (tmavší) adsorbciou svetla, pričom solárne články mali len 12 cm štvorcových. Pri vyššej priehľadnosti bola účinnosť konverzie svetla na elektrinu asi 1%, pri tmavšom filtri to boli 3 percentá.

Poviete si, že to nestojí za reč? Neunáhlime sa. Vývoj môže hranicu efektivity podstatne zvýšiť a nič to nemení na šanci zužitkovať obrovské plochy okien (nielen) na mestských budovách na výrobu elektriny. Dnes nevyrábajú žiadnu, naopak, vďaka prepúšťaniu veľkého množstva infračerveného žiarenia (tepla) v lete, jej kvôli klimatizáciám veľké množstvo spotrebujú.

Zdroj: ARS TECHNICA, National Cancer Institute


Komentáre k článku