Energie získaná ze Slunce je sice čistá a ekologům lahodící, ale účinnost fotovoltaických systémů zatím za klasickými, neobnovitelnými zdroji energie zaostává. Ovšem úsilí výzkumníků pokračuje a zdá se, že situace by se mohla zlepšit.

Řešení, které nabízí dvakrát tolik elektřiny ze stejné plochy než běžná fotovoltaika, už vypadá skutečně zajímavě. A právě takové zařízení představila startupová firma Insolight z EPFL Innovation Park při École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL), jednoho ze dvou ústředních technologických institutů Švýcarské federace. Vyvinula prototyp s nebývalou efektivitou - množství elektřiny vyrobené ze světelné energie je udáváno hodnotou 36,4 %, zatímco řešení, která jsou na trhu v současné době, vykazují účinnost do 20 %. Výsledky, které by mohly představovat nový světový rekord, ověřil na prototypu zařízení renomovaný Fraunhoferův institut, který se sám zabývá zvyšováním efektivity fotovoltaických systémů. 

Všechny sluneční paprsky zaměřené na super článek

Tajemství větší účinnosti tkví v koncentrátorové technologii, která už není sice úplnou novinkou, ale firma přišla s inovativní tenkou strukturou, která směruje sluneční paprsky na malé ploše velmi vysoce výkonných solárních článků. Výsledkem je plošně dvojnásobně efektivní fotovoltaický systém. Transparentní, plochá a velmi tenká optická soustava vyrobená z plastu směruje sluneční paprsky na malou plochu povrchu s vysoce výkonnými koncentrátorovými buňkami, které se skládají z několika vrstev navržených tak, aby dokázaly zachytit světlo rozdílné vlnové délky. Díky tomu se mohou pochlubit až 42% účinností. Vzhledem k tomu, že jsou však výrobně nákladné, byly tyto buňky používány jen v určitých odvětvích - např. v kosmických programech. Švýcarští vývojáři se však vydali jinou cestou: Místo zaměření na zvýšení efektivity solárních panelů samotných použili čočky soustřeďující světelné vlny na malé segmenty tzv. super buňky - prvky velké jen několik mm2. „Je to jako sprcha: všechna voda proudí jedním malým kanálkem, a není potřeba, aby odtok pokrýval celou podlahu sprchy," popisuje generální ředitel firmy Laurent Coulot princip inovativního řešení.

Sériové komponenty pomohou snížit cenu

Jádrem inovace je patentovaný systém tzv. microtrackingu, který umožňuje zachytit téměř 100 % slunečních paprsků bez ohledu na úhel dopadu. Na průhledné desce je řada milimetrových čoček, které působí jako matricová síť tvořená miniaturními lupami. Ta se během dne pohybuje v kovovém rámu v rozmezí několika mm a právě tento zdánlivě nepatrný pohyb, probíhající v reálném čase (podle toho jak snímač detekuje pozici slunce) maximalizuje efektivitu systému.

Na vývoji obdobných řešení pracuje několik laboratoří a výzkumných týmů v různých zemích, ale EPFL zřejmě pokročil v takové míře, že výsledky svého výzkumu bude moci i v poměrně rychlé době prakticky využít - všechny komponenty byly navrženy od samého počátku tak, aby byly snadno realizovatelné v sériové výrobě, a solární panely s jejich využitím mohly být rychle uvedeny na trh za konkurenceschopnou cenu. 

Zdroj: EPFL / Alain Herzog