Solární panely s nanovlákny

V Temelíně je od nynějška k vidění nejen jaderná elektrárna, ale i energetická supernovinka. Odstartoval zde totiž projekt, jehož cílem bude zavedení solárních panelů, které jako první na světě svého druhu k výrobě energie využívají nanovláken.

V jaderce ověří nanotechnologii pro solár
„Nikde na světě nebyla dosud použita pro tento konkrétní typ solárních panelů nanovlákna. Abychom ověřili reálnou funkčnost panelů, volíme kombinaci křemíkových i nanovlákenných solárních panelů. Panely byly nainstalovány na všechny čtyři světové strany, tj. nejen na jih, jak je obvyklé. To nám umožní porovnat chování klasických i panelů s nanovlákny při různých světelných a teplotních podmínkách,“ uvedl Ladislav Mareš, jednatel liberecké firmy ELMARCO, a která s ČEZ na projektu spolupracuje. Firma ELMARCO je světovým výrobcem strojů pro průmyslovou produkci nanovláken a průkopníkem uplatnění nanovláken ve všech sférách lidského života.

Projekt bude ověřovat nejen fyzikální vlastnosti, účinnost, stabilitu provozu, porovnávání se známými křemíkovými panely, ale i ekonomickou výhodnost tohoto nového způsobu výroby „zelené energie“.

„Nový typ panelů by se vzhledem ke své ohebnosti mohl uplatnit jako součást stavebních konstrukcí budov. Fyzikální vlastnosti panelů dávají naději i na využití při osvitu, kdy křemíkové články špatně fungují. Pokud bude navíc výroba panelů na bázi nanotechnologie v porovnání s klasickými křemíkovými články levnější, pak se bude jednat o průlom v uplatnění nové technologie,“ uvedl Aleš Laciok, koordinátor výzkumu a vývoje ČEZ, a. s.

Opsaná fotosyntéza
Unikátní technologie je založena na využití anorganických (polymerních) nanovlákenných materiálů, vyrobených technologií NanospiderTM, pro kterou drží společnost ELMARCO celosvětový patent. Nový typ nanovlákenného solárního panelu, který je nyní základem projektu ověřovaného v Temelíně, měl světovou premiéru na letošním světovém summitu Nanofibers for the 3rd Millennium-Nano for life v Praze. Materiálem pro FV články je oxid titaničitý (TiO₂). Pracuje na velmi zajímavém a populárním konceptu obarvení TiO₂ vhodným barvivem a principu podobném procesu fotosyntézy v přírodě. Barvivo funguje jako houba, která sluneční světlo nasává, a tím pádem zajišťuje mnohonásobné zvýšení účinnosti konverze sluneční energie na energii elektrickou. Klíčovým parametrem je velikost povrchu TiO₂, ovlivňující množství barviva napojeného na jeho povrch, a jeho architektura. Proto je zásadní využít TiO₂ ve formě nanomateriálu. Výhodou článků z nanovláken je jejich obrovský měrný povrh. Dokážou tak absorbovat velké množství slunečního světla.

Mezi další výhody článků z nanovláken patří jejich nízká hmotnost a flexibilita. Již dnes je reálné si představit článek v podobě fólie, která půjde ohýbat a volně nosit třeba na oblečení. Solární článek z nanovláken navíc může být také průhledný. Bylo by možné ho použít například na oknech budov, aniž by se na střechách musely stavět složité a těžké konstrukce. Flexibilita a průhlednost jsou oproti klasickým křemíkovým článkům dvě obrovské výhody.

---

Technologie Nanospider™ je v podstatě předení na volné hladině kapaliny. Nepotřebuje ani trysky, ani jehly, ani vřetena. Základním prvkem stroje jsou dvě elektrody, mezi nimiž existuje elektrostatické pole. Spodní elektroda má tvar válce, který je ponořen do roztoku polymeru. Válec se otáčí a vynáší tenkou vrstvu roztoku do elektrostatického pole, které z roztoku vytáhne dlouhá vlákna až ke druhé elektrodě. Zde vlákna narazí na podkladovou textilii, na které jsou vynášena ven ze stroje. Jde tedy o velmi jednoduchý princip – za všechno „mohou“ elektrostatické síly, vlastnosti polymerů, a řada parametrů jako jejich vodivost nebo viskozita, které musejí být nastaveny tak, aby proces fungoval.

Největšími výhodami této technologie jsou: mechanická jednoduchost, vyšší produktivita, možnost použít široké spektrum polymerů, možnost nanášet vlákno na různé podklady a substráty, vrstva je skvěle homogenní a rovnoměrná.

---

Vlastnímu principu funkce těchto nových fotovoltaických panelů se budeme věnovat v některém z dalších článků na toto téma.