Přijde revoluce ve fotovoltaice?

Tým chemika Tomáše Slaniny se pouští do dosud neprobádané oblasti a výsledek je nejistý. Přesto vědci doufají ve významný průlom. Jak ho chtějí dosáhnout, uslyšíte v naší zvukové reportáži.

„Tady připravujeme látky, které jsou citlivé na světlo,“ jednu z laboratoří oddělení Redoxní fotochemie mi ukazuje Tomáš Slanina. Právě on je čerstvým držitelem grantu ERC, který udílí Evropská výzkumná rada. Získávají je excelentní a originální projekty, které nejenže často posouvají vědecké poznání, ale leckdy jsou průlomové. Letos tento grant získalo 397 mladých vědců z 22 zemí. V České republice na podporu z ERC grantu v tomto roce dosáhly čtyři výzkumné projekty. Výzkum Tomáše Slaniny je jedním z nich.

Mladý vědec chce zjistit, jak solární panel sestrojit tak, aby elektrickou energii nejen vyráběl, ale také uchovával. Takový panel by pak elektřinu dodával i ve tmě, což by mohlo přispět k větší stabilitě při získávání energie ze slunce. „Současné řešení je kombinace solárních panelů a nabíjecích baterií. Naše zařízení by všechno kombinovalo do jednoho materiálu, tedy solárního panelu, který bude vyrábět elektrický proud a zároveň se nabíjet. Už tedy nebude potřeba ho kombinovat s nějakou baterií,“ vysvětluje Slanina s tím, že díky tomu nebude potřeba elektrickou energii nikam přenášet. Takové solární články by zároveň byly výrazně levnější a mohly by se snadno vyrábět ve velkém množství. Nebudou vypadat tak, jak je dnes známe ze střech nebo z polí, ale budou to tenké folie vytištěné na běžné tiskárně.

Vytiskneme monitor na tiskárně a složíme ho do kapsy?

Trochu mě udivuje, že místo chystaných solárních panelů vidím klasickou chemickou laboratoř. „Nám jde o přípravu aktivních materiálů ve vyvíjených solárních panelech. A právě ty aktivní substance se připravují touto klasickou cestou. Čili připravíme nějakou sloučeninu, nějaký prášek, který potom zabudováváme do architektury solárních článků,“ popisuje znovu Tomáš Slanina.

Smyslem výzkumu je odhalit, jak sluneční energii uložit do chemických vazeb. „Je to podobné jako v přírodě, kde se sluneční energie transformuje do biomasy, což jsou také chemické vazby. My ale máme jednodušší systém, elektrony ukládáme přímo do molekul, které umí do své struktury zabudovat vždycky dva elektrony a vytvoří chemickou vazbu. Ta když se rozruší, elektrony vypustí ven, takže ty molekuly fungují jako baterie,“ pokračuje Slanina. Jde o organické látky, tedy takové, které neobsahují žádné atomy kovů. Díky tomu vědci předpokládají, že můžou mít nižší ekologický dopad než např. systémy obsahující těžké kovy.

Zkoumané látky dokážou chemicky reagovat se světlem. A proto jejich výzkum probíhá ve speciálních podmínkách. Poté co se připraví ve zmíněné standardní chemické laboratoři, přenesou se do místnosti bez oken. Když je potřeba, výzkumníci v ní zhasnou veškerá světla a nechají svítit jen drobné LED diody. Barvu jejich světla lze libovolně měnit, a tak vědci přichází na to, s kterou barvou, tedy přesněji vlnovou délkou světla, reagují nejlépe. V těchto podmínkách lze napodobovat i sluneční záření – a právě tak budou vědci zkoumat látky vhodné na vývoj „nabíjecích solárních panelů“.

Že by se ale nad současnými solárními panely a bateriovými úložišti smrákalo, si Tomáš Slanina nemyslí. Naopak předpokládá, že budou existovat a rozvíjet se dál a bude záležet vždy na konkrétní situaci, který systém se zrovna bude hodit. Vědec si dokonce netroufá ani odhadovat, co konkrétně díky výzkumu vznikne, ani zda nové panely a baterie v jednom budou účinnější než současná zařízení. Upozorňuje, že se nacházíme teprve na začátku základního výzkumu. Jeho unikátnost spočívá v tom, že tuto oblast, tedy ukládání energie do chemických vazeb, dosud nikdo nezkoumal.

„Hodně mě mrzí, že solární energie si poměrně pošramotila pověst divokými časy, kdy se vyskytli solární baroni a solární energie se začala podporovat často navzdory zdravému rozumu. Já bych jí jako oboru přál, aby si zlepšila reputaci, a my budeme dělat všechno proto, aby se tak stalo,“ čiší elánem Slanina. Jeho výzkumný projekt patří do tzv. kategorie high risk / high gain. To znamená, že je vysoké riziko, že vědci ke kýženým výsledkům nedojdou. Pokud se jim to ale přece podaří, bude to podle Slaniny znamenat velký zisk nejen pro vědu: „Naše metoda by mohla způsobit revoluci ve výrobě a uchovávání elektrické energie. Zejména v obnovitelných zdrojích vidím cestu dopředu v decentralizaci výroby, tedy malých elektrárnách. Vidím to až do takové míry, že člověk bude mít svou osobní elektrárnu. Bude mít nějaké osobní prvky, které budou nabíjet elektroniku, a lidé tak nebudou tolik závislí na elektrické síti zvenku.“

Tomáš Slanina si samozřejmě uvědomuje, že tento scénář nenastane v nejbližších letech. Ale jeho výzkum by k němu mohl přispět. Finance z ERC grantu bude Slanina pro svůj výzkum čerpat pět let. Dalších pět let by mohla trvat příprava případné komercializace výsledných produktů.

Více se dozvíte z naší zvukové reportáže.