Domů
Energetika v ČR
Účinnější solární články: Inovace, na níž se podíleli i Češi

Účinnější solární články: Inovace, na níž se podíleli i Češi

Areál Fyzikálního ústavu Akademie věd ČR ve vilové čtvrti na pražské Ořechovce má bohatou historii, jež je významnou součástí dějin zahraničně-ekonomických vztahů bývalého Československa. Za první republiky tady sídlil výzkumný ústav Spojených cukrovarů pražských, který se velkou měrou zasloužil o to, že se Československo na dlouhá desetiletí stalo velmocí v exportu cukrovarů. „Tam, kde je dnes tenisový kurt, rostla v období mezi dvěma světovými válkami na malém políčku cukrová řepa,“ poznamenává zástupce ředitele Fyzikálního ústavu Antonín Fejfar.

Také dnešní obyvatelé areálu o sobě dávají vědět díky úspěchům v mezinárodní spolupráci – především té vědecké. Fyzikální ústav se mimo jiné podílí i na projektech, které mají zvýšit efektivitu fotovoltaických panelů. „Hledáme různé způsoby, jak co nejvíce využít slunečního záření,“ říká mladý vědec Martin Ledinský. Český výzkumný ústav o to usiluje společně s řadou evropských výzkumných institucí. Už třicetiletou tradici má spolupráce tuzemských fyziků se Švýcary.

Účinnější solární články mají nejenom vyrobit více elektřiny, ale také povzbudit evropský průmysl. Evropa zaostala ve výrobě solárních panelů za Čínou, pokud se však zaměří na produkci technologicky dokonalejších výrobků, může svou konkurenční schopnost posílit. Cestou je jak zvyšování účinnosti klasických křemíkových článků, tak využití jiných materiálů včetně například perovskitů – minerálů pojmenovaných podle Lva Alexejeviče Perovského, ruského diplomata a mineraloga, který žil v 19. století. Zkoumání, jak křemík s perovskity kombinovat, se věnuje i Martin Ledinský.

EVROPSKÝ NÁVRAT?

Fyzikální ústav se v letech 2017-2019 zapojil do výzkumného projektu NextBase, který se zaměřil na zdokonalování křemíkových článků. Evropská unie ho podpořila v rámci programu Horizont 2020 částkou 3,8 milionu eur, dalších 1,7 milionu přidali Švýcaři. Do projektu vstoupily výzkumné instituce i firmy – celkem 14 partnerů z osmi zemí. Pražský ústav byl jediným ze střední a východní Evropy.

Po tříletém bádání vznikly inovované články, jejichž účinnost dosáhla 25,4 procenta a jen mírně zaostala za současným světovým rekordem 26,7 procenta. Ten drží japonská firma Kaneka. Antonín Fejfar však vysvětluje, že fotovoltaické panely tvořené články z projektu NextBase jsou mnohem lépe využitelné pro masovou výrobu a navíc cenově konkurenceschopné. Účinnost dnes běžně využívaných článků se pohybuje pod dvaceti procenty.

„Projekt sice skončil zhruba před rokem, ale letos v létě se jeho výsledky hned z několika důvodů staly opět centrem pozornosti,“ upřesnil zástupce ředitele Fyzikálního ústavu. Za prvé Evropská komise zařadila NextBase mezi své úspěšné příběhy, „success stories“. Za druhé švýcarská firma Meyer Burger, která se projektu zúčastnila společně se dvěma výzkumnými institucemi z alpské země, přišla s nadějnou zprávou. Oznámila, že hodlá inovované panely zavést do sériové výroby v Německu – zemi, která se během první dekády tohoto tisíciletí vypracovala do pozice fotovoltaické průmyslové velmoci, ale později začala silně ztrácet v konkurenci s levnými panely z říše středu.

Podle Martina Ledinského se nyní před Evropany otevírá zhruba pětileté „okno příležitosti“, které by měli k výrobě inovovaných fotovoltaických panelů využít. Když se zdejší firmy zpozdí, svou konkurenční výhodu vůči Číňanům opět ztratí.

Areál Fyzikálního ústavu na pražské Ořechovce – tam, kde je dnes tenisový kurt, rostla v období mezi dvěma světovými válkami na malém políčku cukrová řepa. Zdroj: Fyzikální ústav AV ČR​

OTEVŘENÉ OČI

Třetí důležitá aktuální zpráva se týká specificky českých aktivit v rámci NextBase. Fyzikální ústav požádal o patentovou ochranu svého vlastního vynálezu, kterým přispěl ke zdaru celého projektu. Vědci z ořechovského areálu popsali svůj přínos na webových stránkách ústavu: Projekt inovoval fotovoltaické články s heteropřechody, ve kterých jsou kladné a záporné elektrody připraveny na desce křemíkového krystalu nanesením proužků amorfního křemíku tenkých jen několik nanometrů. Dlouho neexistoval praktický nástroj, jak kvalitu přechodů ověřit. Metodu kontroly vyvinul Martin Ledinský. Využíval optickou profilometrii založenou na Ramanově rozptylu.

Evropská komise označila tuto metodu kontroly za jeden ze tří hlavních výsledků projektu NextBase. Bude ji možné využít i při masové výrobě solárních panelů. A žádost o udělení patentu naznačuje, že ve Fyzikálním ústavu počítají i s dalšími možnými aplikacemi, které se nutně nemusejí týkat jen solárních článků.

„Naše metoda může sloužit prakticky jakémukoliv měření tenkých vrstev na hrubých površích,“ vysvětluje v rozhovoru pro časopis MED Martin Ledinský. Uplatnění by podle něj mohla najít zvláště v elektrotechnickém průmyslu: „Musíme mít oči otevřené a dokázat využít příležitostí.“ Antonín Fejfar k tomu dodává, že původním záměrem vůbec nebylo připravovat metodu kontroly pro průmyslové linky. Měla sloužit samotnému výzkumu v rámci projektu NextBase. Díky optimalizaci metody se nicméně podařilo zkrátit dobu kontroly z deseti hodin na sekundy, čehož výrobní firmy typu Meyer Burger pochopitelně budou chtít využít.

Oba vědci z Ořechovky dodávají, že významný podíl na českém úspěchu má student Fakulty elektrotechnické ČVUT Roman Dvořák, který metodu kontroly dotáhl až do funkčního prototypu.

Přístroj pro zobrazování velmi tenkých vrstev amorfního křemíku. Metodu kontroly vyvinul mladý český vědec Martin Ledinský. Zdroj: Fyzikální ústav AV ČR​

VIZE ČESKÝCH PRŮMYSLNÍKŮ

Český fotovoltaický průmysl v posledních letech ztratil svůj dřívější drive. Antonín Fejfar nevidí současný stav příliš optimisticky, přesto si nemyslí, že by s tuzemskou produkcí sofistikovaných panelů nebo jejich dílů musel být navždy amen: „Setkávám se s průmyslníky, kteří se o solární obor zajímají a míří na high-tech technologie.“

Potíž je podle zástupce ředitele Fyzikálního ústavu v tom, že výroba panelů se začíná vyplácet až od určitého objemu.

Zájemci o vstup do tohoto odvětví musejí počítat s tím, že by měli ročně vyrobit panely o celkovém výkonu minimálně jednoho gigawattu. V odvětví se však může prosadit i firma z menší země, jak ukazuje příklad litevské společnosti Solitek. Česko má přitom z dlouhodobého hlediska řadu výhod – můžeme využít kvalitního technologického zázemí i zkušeností s výrobou polovodičů.

Výzkum, který by měl vést k účinnějším solárním článkům, není pouze doménou fyziků. To platí i v Česku. Světoznámý chemik českého původu Josef Michl se společně se Zdeňkem Havlasem, bývalým ředitelem proslulého Ústavu organické chemie a biochemie Akademie věd ČR, zaměřil na hledání možností takzvaného singletového štěpení molekul, na které dopadá sluneční záření. Jde o důležitý základní výzkum, který ale může mít k praktickému využití ještě poměrně daleko.

V aplikovaném výzkumu projektu NextBase spojili síly výzkumníci s průmyslníky. „Základním cílem nebylo jen zvyšovat účinnost solárních panelů, ale také rychle získat průmyslově realistickou technologii,“ upozornil Antonín Fejfar. Štafetový kolík nyní přebírají firmy jako zmiňovaná Meyer Burger nebo italský Enel.

Článek vyšel na webu Export.cz

Komentáře

(4)

Milan Vaněček

17. září 2020, 11:34

Gratuluji kolegům z Cukrovarnické, jen malá osobní poznámka k, cituji "Už třicetiletou tradici má spolupráce tuzemských fyziků se Švýcary".

Je to tradice již 33 letá, v roce 1986 jsem měl přednášku na Evropské fotovoltaické konferenci a jeden profesor ze Švýcarska mě oslovil, zda bych u nich mohl v jejich začínající skupině jeden semestr přednášet. A tak začátkem roku 1987 jsem začal přednášet V Neuchatelu o amorfních polovodičích (především pro fotovoltaiku). V roce 1987 byla v Praze 12. světová konference o amorfních polovodičích (hlavní organizátor, Honza Kočka z Cukrovarnické je výraznou celosvětovou postavou celého oboru, který začal též v Cukrovarnické. Prvou konferenci v roce 1965 uspořádal zde prof. Tauc). Na ni už přijelo 6 mladých švýcarů.

Spolupráce se neustále rozvíjela, do Neuchatelu jsem jezdil pravidelně, později i se svými studenty a tak před 10 lety už nastoupila mladší generace.

Se Švýcary z Neuchatelu (prof. Shah) jsem měl asi 8 evropských projektů, nakonec skončili jako laboratoř v prestižní EPFL v Lausanne,

kde spolu ještě s dalšími 2 laboratořemi EPFL, spíše chemicky zaměřenými, tvoří nyní světovou špičku ve fotovoltaice.

Martin Pácalt

17. září 2020, 14:07

Takové Vaše příspěvky se čtou mnohem lépe...

Heap

18. září 2020, 17:07

Děkuji za doplňující komentář. Snad se dočkáme toho, že se nynější dosluhující fotovoltaické elektrárny bodou nahrazovat pokročilou technologií vyráběnou u nás nebo alespoň v evropě a ne nejlacinějšími zastaralými panely z Číny. To by bylo jako snažit se nahradit Dukovany rektory RBMK, protože by to bylo lacinější.

T

18. září 2020, 19:59

V Brne na cernovicke terase vyrabely sol.panely,tak uz to mohli konecne ,,rozjet,, a nebyt tolik zavisli na CHine...

Přidat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna u komentáře
Vyžadované informace jsou označeny *
Pravidla diskuze
Veškeré příspěvky v diskuzi na webu oEnergetice.cz musí splňovat Pravidla diskuze. Přidáním příspěvku do diskuse uživatel vyjadřuje souhlas s těmito pravidly a zavazuje se je dodržovat.
Komentáře pouze pro přihlášené uživatele
Upozorňujeme diskutující, že komentáře v diskuzi budou moci přidávat již brzy pouze přihlášení uživatelé. V diskuzi se stále častěji objevují příspěvky od anonymních uživatelů, které porušují pravidla diskuze. Věříme, že díky tomuto opatření bude diskuze pod články pro všechny přínosnější.
Pokud ještě účet nemáte, je možné si jej vytvořit na stránce registrace. Pokud již účet máte, přihlaste se do něj na této stránce.
V uživatelské sekci pak můžete najít poslední vaše komentáře.
OM Solutions s.r.o.
Kpt. Nálepky 620/7, Nové Dvory, 674 01
Třebíč
IČ: 02682516
SOCIÁLNÍ SÍTĚ
© 2021 oEnergetice.cz All Rights Reserved.