Vědci vynalezli nový ultratenký a ultralehký fotovoltaický materiál

V oblasti fotovoltaických prvků probíhá pomyslný závod o výrobu co nejtenčích materiálů. Solární články vyrobené z dichalkogenidů přechodných kovů jsou aktuálním objevem v této sféře. V čem tkví jejich nejdůležitější výhody?

Co je TMD a jaké přednosti mají solární články z něj vyrobené

Transition metal dichalcogenides neboli TMD, česky také dichalkogenidy přechodných kovů patří do rodiny tzv. 2D materiálů. Představují zcela revoluční prvek, který v budoucnu může významně proměnit celé odvětví solárních článků. ^[1]

S převratným objevem přišli vědci na kalifornské Stanford University, kteří vyrobili prototyp extra tenkých a lehkých fotovoltaických panelů právě z tohoto materiálu. Výsledky své činnosti shrnuli experti ve studii publikované v časopise Nature Communications.

TMD podle nich vykazuje schopnost absorpce vysokého množství slunečního světla, které dopadá na jeho povrch. Díky tomu mají solární panely vyrobené z tohoto materiálu vysokou účinnost. A to vše při tloušťce menší než šest mikrometrů.

Tyto nové ultratenké fotovoltaické materiály proto v sobě ukrývají výrazný potenciál. V čase by se mohly uplatnit především v mobilních zařízeních, od nositelné elektroniky a senzorů s vlastním napájením, ale také u lehkých letadel a elektromobilů.

Jeden z expertů, doktorand Koosha Nassiri Nazif, též například uvedl, že panely by bylo možné využít i pro pohánění dronů. Takovýto panel by přitom mohl být díky revolučnímu materiálu přibližně 15x tenčí než list papíru.

Doposud dominantně užívaný křemík se ukazuje být materiálem sice pro tento účel vhodným, avšak majícím jisté limity. Křemíkové články dnes pokrývají přibližně 95 % trhu. Nicméně technologický posun si vyžádal právě využití jiných materiálů.

Nahradí fotovoltaické panely z TMD v budoucnu křemík?

V celém odvětví se primárně vyžaduje lehkost, flexibilita a vysoký výkon. Křemík však vykazuje nízký koeficient optické absorpce a křehkost. Současně je příliš objemný a těžký.

TMD jsou však zatím spíše příslibem budoucího využití. Mají totiž stále svůj limit. V minulosti dokázaly přeměnit pouhá 2 % absorbovaného slunečního záření na elektřinu. Expertům ze Stanfordu se tuto hodnotu zatím podařilo zvýšit na 5,1 %.

Vědecký tým vyslovil předpoklad, že další optimalizací by se účinnost mohla zvýšit až na 27 %. U konvenčního křemíku se toto číslo pohybuje na úctyhodných téměř 30 %. Lze tak říci, že inovativní materiál má potenciál se dosud nejlepším panelům vyrovnat.

Maximální tenkost TMD současně dovoluje při výrobě solárních článků výrazně snížit spotřebu materiálu, a tedy i celkové náklady. Lehkost a flexibilita je současně předurčuje i k tomu, aby bylo možné je tvarovat i do nepravidelných tvarů. Využít je tak bude možné i na křídlech letadla, nebo dokonce na lidském těle.

Autor: D. Holanová