Sciencemag.cz
Doporučujeme
Čip z křemíku, používaný v běžných solárních článcích, nahrazuje koncentrovaná fotovoltaika sloučeninou galia a arsenu.
Vědci z Regionálního inovačního centra elektrotechniky (RICE) při Fakultě elektrotechnické (FEL) Západočeské univerzity (ZČU) vyvinuli novou technologii pro vytváření pokročilých přijímačů slunečního záření využívaných v systémech koncentrované fotovoltaiky. Zajistili jejich vyšší výkonnost, spolehlivost a životnost. Solární panel s koncentrovanou fotovoltaikou, na níž se odborníci z RICE podíleli, je ode dneška za účelem testování umístěn na střeše Fakulty elektrotechnické ZČU.
„Na RICE vyvíjíme keramické moduly s čipem, tedy samotným přijímačem slunečního záření, které jsou jádrem celého systému,“ popisuje Jan Řeboun z inovačního centra RICE Západočeské univerzity, které je zapojené do mezinárodního projektu ASES, jehož vedoucím je francouzská společnost ERYMA. Ta se zabývá výrobou kamerových a senzorových zabezpečovacích systémů například pro jaderné elektrárny, vodojemy a podobná zařízení, nacházející se často na odlehlých územích, pro jejichž napájení je potřeba zajistit nezávislý zdroj trvalé dodávky elektrické energie, jakou poskytují obnovitelné zdroje. Vedle ZČU jsou součástí konsorcia další tři subjekty – španělský výzkumný ústav TECNALIA, madridská společnosti BSQ a česká firma ELCERAM, která bude keramické moduly vyrábět.
Velkoplošný čip z křemíku, používaný v běžných solárních článcích, nahrazuje koncentrovaná fotovoltaika čipem z materiálu na bázi sloučenin galia a arsenu o rozměrech 7×7 milimetrů umístěným pouze lokálně, a to pod optickou čočku velkou 25×25 cm, která 820krát koncentruje sluneční záření. Díky sledovači slunečního záření se panel s koncentrovanou fotovoltaikou natáčí za sluncem, a záření tak dopadá vždy na čočku. Akceptační úhel ještě zvyšuje sekundární optika, která odráží sluneční záření tak, aby směřovalo přesně do přijímače. Umístěna je mezi modulem a hlavní čočkou. „Křemík je strategický a poměrně drahý materiál. Jeho nahrazení optikou přináší materiálové i cenové úspory,“ upozorňuje Jan Řeboun na jednu z výhod koncentrované fotovoltaiky. Další výhodou je skutečnost, že dosahuje ve srovnání s konvenční fotovoltaikou dvojnásobné účinnosti, což je podle Jana Řebouna dáno využitím daleko sofistikovanějších čipů, obsahujících tři fotodiody, kdy každá sbírá jiné spektrum světla. Podmínkou efektivního využití koncentrované fotovoltaiky je však přímé sluneční záření. Systém je proto vhodný především do oblastí s velkým množstvím slunečných dnů.
„Náš přínos je v nové technologii výroby modulů – jak samotného jádra, tak jeho montáže na keramickou destičku. Protože v systémech koncentrované fotovoltaiky se do jednoho malého místa soustředí velké množství energie, museli jsme zajistit dokonalé elektrické propojení čipu s destičkou a jeho vynikající chlazení,“ vysvětluje Jan Řeboun. Stabilitu systému dosáhli vědci tak, že destičku, na níž je umístěn čip, potisknou měděnou pastou a vypálí v inertní atmosféře. Měď je přitom pouze na místech, kde je žádoucí, a v tloušťce, která je zapotřebí k odvodu tepla. „Spojení je daleko pevnější a stabilnější než dosud používané technologie, a to i při velkých změnách teplot,“ vysvětluje Jan Řeboun, proč systém vyvinutý v RICE zvyšuje efektivitu a spolehlivost fotovoltaických čipů.
Celý panel s přijímači slunečního záření z RICE je ode dneška za účelem testování umístěn na střeše Fakulty elektrotechnické ZČU. Testování probíhá i u dalších členů konsorcia. Na ZČU potrvá nejméně do konce května.
