Aktuální číslo:

2019/11

Téma měsíce:

Ceny Neuron

Rekordní účinnost přeměny sluneční energie v palivo

 |  5. 12. 1998
 |  Vesmír 77, 707, 1998/12

Bez Slunce by nebyla ani fosilní paliva, která (dočasně) umožňují existenci rozmazlené a plýtvající „západní civilizace“. Žít věčně z konečných zásob ovšem nelze. Řešením může být – když pomineme jadernou energii – účinné přímé využití světelné energie proudící ze Slunce. Přes stálé zdokonalování slunečních kolektorů (využívajících sluneční energii na ohřev vody) a fotovoltaických článků (přeměňujících v polovodičových materiálech energii fotonů na elektrický proud) je využití sluneční energie stále okrajovou záležitostí.

Významný krok na cestě k lepší účinnosti přeměny sluneční energie na skladovatelnou a použitelnou formu se zdařil coloradským vědcům z Národní laboratoře pro obnovitelnou energii v Goldenu (Science 280, 425, 1998).

Zařízení produkuje přímo vynikající a dobře skladovatelné palivo – vodík. Rozklad vody na vodík a kyslík se běžně provádí dvěma elektrodami připojenými na zdroj elektrického proudu. Zde je však jedna z elektrod nahrazena zvláštním typem fotovoltaického článku, takže elektrolýza probíhá bez připojení k vnějšímu zdroji energie – stačí jen osvětlovat polovodičovou elektrodu. Spojení elektrolytické vany s fotovoltaickým článkem nebylo jednoduché. Potíže byly s nalezením polovodičového materiálu, který by dobře absorboval světlo, byl dostatečně stabilní ve vodě a měl vhodné energetické hladiny. Řešením se stala tandemová fotovoltaická cela. Vrchní vrstva je tvořena polovodičovou slitinou GaInP, která je stabilní ve vodě, absorbuje dobře ultrafialovou a viditelnou část slunečního spektra a vodivostní elektrony v ní mají vhodnou energii pro vytváření vodíku. Spodní část cely tvoří p-n přechod v GaAs, který absorbuje světlo v blízké infračervené oblasti. Při osvětlení cely jsou pohlcovány fotony za uvolňování pohyblivých nosičů náboje, které mají vhodnou energii k rozštěpení molekuly H2O.

Zavírání tepelných elektráren však zatím není na programu. Popisované zařízení produkuje totiž vodík za cenu asi třikrát vyšší než běžné technologie. Cenu zvedá hlavně drahá polovodičová cela, vyrobená z III-V polovodičů, sloučenin prvků 3. a 5. skupiny periodické tabulky. (Fotovoltaické články z III-V polovodičů se používají především v kosmické technice, kde je hlavní účinnost a stabilita článků – cena tolik nerozhoduje.) A tak se nyní hledají levnější fotovoltaické cely s podobnými nebo lepšími vlastnostmi.

Ke stažení

OBORY A KLÍČOVÁ SLOVA: Technické vědy
RUBRIKA: Aktuality

O autorovi

Jan Valenta

Doc. RNDr. Jan Valenta, PhD., (*1965) vystudoval Matematicko-fyzikálni fakultu UK v Praze, kde se nyní zabývá optickými vlastnostmi nanostruktur, spektroskopií jednotlivých molekul a polovodičových nanokrystalů a mj. také vývojem tandemových solárních článků. Je spoluautorem (s prof. Ivanem Pelantem) monografie Luminiscenční spektroskopie.

Doporučujeme

Probouzení nesmrtelnosti

Probouzení nesmrtelnosti

Marek Janáč  |  11. 11. 2019
Nesmrtelnost – věčná touha a hybatelka dějin života na planetě Zemi. V biologickém slova smyslu žene k plození potomstva, ve smyslu duchovním k...
Zabití ekonomikou

Zabití ekonomikou

Lucie Kalousová  |  11. 11. 2019
„Silná ekonomika vám může zlomit srdce,“ napsal v roce 2007 americký ekonom Christopher Ruhm. [1] Narážel tím na dobře zdokumentovaný paradox...
Od bakterie k Darwinovi

Od bakterie k Darwinovi uzamčeno

Jan Toman  |  11. 11. 2019
První organismy nedosahovaly patrně o moc větší složitosti než dnešní bakterie. Teprve později daly základ komplexnějším formám včetně složených,...

Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru

Tištěná i elektronická
verze časopisu
Digitální archiv
od roku 1994
Speciální nabídka
pro školy a studenty

 

Objednat předplatné