Revolúcia v solárnej energii: Technická univerzita Chemnitz skúma organické články!

Revolúcia v solárnej energii: Technická univerzita Chemnitz skúma organické články!

Výskum organických solárnych článkov v posledných rokoch nabral na intenzite, najmä na Technickej univerzite Chemnitz, kde tím pod vedením Prof. Dr. Carstena Deibela intenzívne pracuje na zvyšovaní účinnosti týchto technológií. Zameriava sa tu na pochopenie pomalých nosičov náboja, ktoré sú zodpovedné za významný transportný odpor. Tento jav ovplyvňuje faktor plnenia aj celkový výkon solárnych článkov. Výsledky tohto výskumu sú publikované v renomovaných časopisoch, ako sú „Reports on Progress in Physics“ a „Advanced Energy Materials“, aby poskytli vedeckej komunite nové poznatky.

Nevyhnutnou súčasťou tohto pokroku je interdisciplinárna spolupráca. V rámci výskumnej skupiny DFG „Printed & stable organic photovoltaics with non-fullerene akceptor – POPULAR“ experti z niekoľkých nemeckých a britských univerzít pracovali na projektoch, ktoré sú financované sumou približne päť miliónov eur. Cieľom tejto skupiny je zlepšiť a optimalizovať organické solárne články pre masovú výrobu.

Úloha organických solárnych článkov

Organické solárne články, ktoré pozostávajú z jednotných organických chemikálií, najmä uhľovodíkových zlúčenín, ako sú plasty, ponúkajú oproti konvenčným technológiám niekoľko výhod. V auguste 2018 bola ich účinnosť 17,3 %, čo je menej ako u anorganických solárnych článkov, ale vyniká svojimi nákladovo efektívnymi a všestrannými výrobnými procesmi. Prvé organické solárne články vyvinul Ching W. Tang v roku 1985 a stále sa spoliehajú na konjugované polyméry a fullerény vo svojich vrstvách.

Jednou z hlavných výziev je pomalý pohyb nosičov nákladu. Tieto problémy je možné obísť použitím systému donor-akceptor, ktorý umožňuje rýchly prenos náboja. Aktívna vrstva týchto článkov je nanesená na priehľadnej vodivej elektróde, ktorá maximalizuje absorpciu svetla, zatiaľ čo kovová elektróda zhromažďuje zhromaždené nosiče náboja na druhej strane vrstvy.

Inovácie a výzvy

Popri výskume na Technickej univerzite Chemnitz sa tomu venujú podobné inštitúcie Fraunhoferov inštitút pre solárne energetické systémy inovatívne prístupy k výrobe organických solárnych článkov. Pracujú na lacnejších a ekologickejších materiáloch, ktoré sú cenovo dostupné pre komerčné využitie. Vývoj flexibilných, ľahkých priehľadných článkov by mohol otvoriť prelomové oblasti použitia, napríklad ako integrované riešenia v okenných systémoch alebo poľnohospodárskych ochranných fóliách, ktoré ponúkajú ochranu a prispievajú k výrobe energie.

Hoci organická fotovoltika zaznamenala v posledných rokoch pokrok, dlhodobá stabilita zostáva jednou z hlavných prekážok jej komerčného prelomu. Spoločnosti ako Heliatek boli založené, aby zaviedli tieto technológie do masovej výroby, ale stále je potrebný vývoj na optimalizáciu životnosti a účinnosti týchto článkov pri slnečnom svetle. Vytvorenie stabilného trhového prostredia pre organické solárne články si vyžaduje nielen technologické vylepšenia, ale aj ekonomické stratégie na zníženie nákladov.

Súčasný vývoj ukazuje, že živosť a inovatívny duch v oblasti organickej solárnej energie sú čoraz dôležitejšie. Výskumné projekty a spoločnosti sa snažia prekonať výzvy, a tak realizovať výhody tejto technológie pre širšiu aplikáciu.