Revoluce ve sluneční energii: Technická univerzita Chemnitz zkoumá organické články!

Revoluce ve sluneční energii: Technická univerzita Chemnitz zkoumá organické články!

Výzkum organických solárních článků v posledních letech nabral na obrátkách, zejména na Technické univerzitě Chemnitz, kde tým vedený Prof. Dr. Carstenem Deibelem intenzivně pracuje na zvýšení účinnosti těchto technologií. Důraz je kladen na pochopení pomalých nosičů náboje, které jsou zodpovědné za významný transportní odpor. Tento jev ovlivňuje jak faktor plnění, tak celkový výkon solárních článků. Výsledky tohoto výzkumu jsou publikovány v renomovaných časopisech, jako jsou „Reports on Progress in Physics“ a „Advanced Energy Materials“, aby vědecké komunitě poskytly nové poznatky.

Nezbytnou součástí tohoto pokroku je mezioborová spolupráce. V rámci výzkumné skupiny DFG „Printed & stabilní organická fotovoltaika s nefullerenovými akceptory – POPULAR“ pracovali odborníci z několika německých a britských univerzit na projektech, které jsou financovány částkou kolem pěti milionů eur. Cílem této skupiny je zlepšit a optimalizovat organické solární články pro hromadnou výrobu.

Role organických solárních článků

Organické solární články, které se skládají z jednotných organických chemikálií, zejména uhlovodíkových sloučenin, jako jsou plasty, nabízejí oproti konvenčním technologiím několik výhod. V srpnu 2018 byla jejich účinnost 17,3 %, což je méně než u anorganických solárních článků, ale vyniká svými nákladově efektivními a všestrannými výrobními procesy. První organické solární články vyvinul Ching W. Tang v roce 1985 a stále se spoléhají na konjugované polymery a fullereny ve svých vrstvách.

Jedním z hlavních problémů je pomalý pohyb nosičů nákladu. Tyto problémy lze obejít použitím systému donor-akceptor, který umožňuje rychlý přenos náboje. Aktivní vrstva těchto článků je uložena na průhledné, vodivé elektrodě, která maximalizuje absorpci světla, zatímco kovová elektroda shromažďuje nashromážděné nosiče náboje na druhé straně vrstvy.

Inovace a výzvy

Kromě výzkumu na Technické univerzitě Chemnitz se podobné instituce zabývají Fraunhoferův institut pro solární energetické systémy inovativní přístupy k výrobě organických solárních článků. Pracují na levnějších a ekologičtějších materiálech, které jsou dostupné pro komerční využití. Vývoj flexibilních, lehkých průhledných článků by mohl otevřít převratné oblasti použití, například jako integrovaná řešení v okenních systémech nebo zemědělských ochranných fóliích, které nabízejí ochranu a přispívají k výrobě energie.

Přestože organická fotovoltaika zaznamenala v posledních letech pokrok, dlouhodobá stabilita zůstává jednou z hlavních překážek jejího komerčního průlomu. Společnosti jako Heliatek byly založeny s cílem uvést tyto technologie do sériové výroby, ale stále je zapotřebí dalšího vývoje, aby se optimalizovala životnost a účinnost těchto článků na slunečním světle. Vytvoření stabilního tržního prostředí pro organické solární články vyžaduje nejen technologická vylepšení, ale také ekonomické strategie ke snížení nákladů.

Současný vývoj ukazuje, že živost a inovativní duch v oblasti organické solární energie jsou stále důležitější. Výzkumné projekty a společnosti se snaží překonat výzvy a realizovat tak výhody této technologie pro širší uplatnění.