Aktuální číslo:

2021/5

Téma měsíce:

150 let Vesmíru

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

Jaké to je být fanouškem

Jaké to je být fanouškem

Dan Bárta  |  3. 5. 2021
Jsem ročník 1969. Poprvé jsem uviděl Vesmír na stole v kuchyni u svého spolužáka z gymplu v půlce osmdesátek. Na mou nejapnou otázku, jestli „jede...
Složitá jednoduchost virů

Složitá jednoduchost virů uzamčeno

Ivan Hirsch, Pavel Plevka  |  3. 5. 2021
Místo tradičního redakčního rozhovoru tentokrát nabízíme dialog virologů dvou generací a odlišných specializací, Ivana Hirsche a Pavla Plevky.
Časy Vesmíru

Časy Vesmíru

Tomáš Hermann  |  3. 5. 2021
První číslo Vesmíru vyšlo 3. května 1871, časopis tedy letošním květnovým číslem slaví 150. narozeniny. Při cestě do jeho historie můžeme za...

Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru

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

 

Objednat předplatné