sobota 16. února 2013

Ach ta energie! část druhá

Novinka? Nikoliv - takže data z jeho historie.
Solární - fotovoltaické články jsou založeny na fotovoltaické technologii, která využívá fotoelektrický jev - fotovoltaický efekt - ten objevil v roce 1839 Edmund Becquerel při pokusech se dvěmi kovovými elektrodami umístěnými v elektrovodivém roztoku - a to tak, že jednoduše zjistil, že při osvícení zařízení vzrostlo na elektrodách napětí.
V roce 1877 W. G. Adams a R. E. Day objevili fotovoltaický efekt na selenu a byl vyroben první fotovoltaický článek.
V první polovině osmdesátých let devatenáctého století sestrojil Charles Fritts selenový fotočlánek s tenkou vrstvou zlata s účinností pod 1 %.
V roce 1918 Polák Czochralský objevil způsob růstu monokrystalu křemíku .
Fotoelektrickým jevem se zabýval také Albert Einstein, kdo zapomněl, tak připomínka faktu, že v roce 1905 publikoval tři své zásadní práce a jednou byla ta o fotoefektu, za kterou dostal v roce 1921 Nobelovu cenu za „práce pro rozvoj teoretické fyziky, zejména objev zákona fotoelektrického efektu“ . Teď už měli ostatní vědci a výzkumníci cestu k vytvoření fotovoltaických článků otevřenou.
Vynálezcem křemíkového solárního článku je Russel Ohl - tímto tématem se začal zabývat v 1941. Za pět let obdržel první patent na moderní solární článek - světlo citlivé zařízení - ( US2402662, "Light sensitive device", r. 1946).
Další patent na “převaděč solární energie” dostali 5. března 1954 D. M. Chapin, C. S. Fuller a G. L. Pearson, kteří o měsíc později předvedli křemíkové solární články s účinností 4,5 % a později 6 %.
Na nějakou dobu, vzhledem k jejich vysoké ceně, jejich vývoj stagnoval, výzkum probíhal pouze v rámci kosmických programů. Nyní si nemůžeme nechat utíkat takovýto zdroj energie, takže vývoj se obnovil a výroba zlevnila a solární články by v budoucnosti mohly být opravdu například na všech stavbách.

Zdroj energie na povrchu celého domu
Kalifornská společnost XsunX již řadu let pracuje na Power Glass technologii, která z obyčejného skla používaného jako architektonických prvků nebo okenního, vytvoří fotovoltaický článek.
V první fázi výzkumu do skla integrovali neprůhledné solární články v podobě fóliových proužků, v závěrečné fázi výzkumu je nanesli na normální okenní tabulku (jde to aplikovat na jakýkoliv hladký povrch) jako průhledný povlak nebo fólii. Průsvitná folie měnící sluneční záření na elektřinu je vytvořena firmou patentovanou sendvičovou technologií. Základem je amorfní křemík, který na rozdíl od krystalického je tisíckrát tenčí a velmi dobře se spojí s tenkou fólií a zachovává tak její ohebnost. Jeho nevýhodou oproti krystalickému je nízká účinnost solárních článků, kde je použit.

Pro větší představu zde je přehled účinností solárních článků podle typu použitého křemíku:
• 4 - 13% z amorfního křemíku
• 10 - 18 % z multikrystalického křemíku
• 13 - 23 % z monokrystalického křemíku
• 35 % z monokrystalických článků - vysoká kvalita

Za průhlednost a ohebnost se tedy platí a to až o polovinu sníženým energetickým výkonem než mají solární články neprůhledné, ale ohebné a s monokrystalickými se zatím vůbec nemohou srovnávat.
Na druhou stranu, průzračné Power Glass jsou čtyřikrát lacinější než ty neprůhledné a cena obou je mnohokrát menší než u běžných solárních článků.
K tomuto se vyjádřil generální ředitel XsunX Tom M. Djokovich: "Potenciál není ve více efektivních solárních článcích, ale v jejich více efektivním využívání."
Efektivností využívání myslí určitě i množství pokryté plochy - například průhledný solární článek je vlastně jakoby neviditelný a může do něj být zabalen každý dům od střechy až po základy a na estetickém dojmu ze stavby se nic nezmění. Navíc myslím, že by neměl být problém, aby folie byla na povrchu ošetřena tak, aby chránila sebe a stavby proti nečistotám a povětrnostním vlivům takže nejen ohřeje vodu, či rozsvítí dům, ale i ušetří za nátěr fasád a mytí oken… Na druhou stranu - folie solární článek nevydrží neporušená dlouhou dobu - přeci jen vliv prostředí nelze eliminovat na sto procent a hlavně agresivnost amorfního křemíku, velmi zkracuje její dobu životnosti - bude se tedy asi muset vyřešit i její rychlá "montáž" na okna a budovy a samozřejmě fólie bude muset být levná, aby se vyplatilo jí kupovat a měnit. Na tom, aby byla skutečně cenově výhodná XsunX pracuje - nechali si patentovat i rolovací-kazetový systém výroby foliového solárního článku "in-line reel-to-reel", který, podle slov představitelů firmy, dovolí produkovat její velké množství s minimálním rizikem znečištění.
Vtip takovéto velkovýroby je v tom, že uvnitř vakuové komory pro osazování tenkých folií fotoelementy se nanáší vrstvy cca 0,2mikronu na větší role materiálu - osnovy, přičemž se současně opracovává větší množství kazet.
Výzkumníci také pracují na zvětšení účinnosti tohoto solárního článku - pokud tedy vyřeší výrobu, cenu, montáž, účinnost, bude na světě možná další užitečný architektonický prvek jako se jím kdysi dávno stalo třeba sklo do oken, pálené tašky na střechu…

příště: laboratorní hledání energetických zdrojů