Významného pokroku ve vývoji ekologických solárních článků dosáhl tým vědců z Ústavu makromolekulární chemie Akademie věd ČR ve spolupráci s výzkumníky z Linköpingské univerzity ve Švédsku. Společně vyvinuli organické solární články, které přinášejí ekologičtější alternativu k tradičním křemíkovým panelům. Jejich výroba se totiž obejde bez toxických rozpouštědel a využívají funkční organické materiály. Výsledky výzkumu publikoval časopis Nature Energy.
Nová technologie je srovnatelná s křemíkovými panely, výhodou je ale její nižší ekologická zátěž i výrobní náklady. V organických článcích se nevyskytují těžké kovy a k jejich výrobě nejsou třeba toxická rozpouštědla. Díky nižší hmotnosti je navíc možné jejich využití i v místech, kde tradiční solární panely nejsou vhodné – například jako průhledné fólie na okna nebo ve formě střešní krytiny, kde by se jednotlivé články mohly snadno zaklapnout do sebe podobně jako tašky na střeše.
Vědci k jejich výrobě použili revoluční přístup využívající polymery a funkční organické materiály. „Jedná se o složité vícesložkové systémy obsahující polymerní složku a malé organické molekuly, které vzájemně interagují, čímž pomáhají k přenosu náboje,“ vysvětluje Libor Kobera z oddělení Strukturní analýzy Ústavu molekulární chemie AV ČR.
Tým z Ústavu molekulární chemie AV ČR přispívá ke spolupráci strukturní analýzou pomocí spektroskopie nukleární magnetické rezonance (NMR). „Naším úkolem je odhalit, jakou má zkoumaný materiál strukturu a jak jsou jednotlivé složky vzájemně uspořádány. Následně se snažíme nalézt vztah mezi strukturou a vlastnostmi těchto materiálů,“ vysvětluje Jiří Brus, vedoucí oddělení strukturní analýzy.
Spolupráce s Linköpingskou univerzitou
Laboratoř NMR spektroskopie v pevné fázi ÚMCH úspěšně spolupracuje s týmem profesora Feng Gao z Linköpingské univerzity již více než pět let. Ústředním tématem dlouholetého výzkumu jsou solární články. Tým profesora Gao se zaměřuje na hledání nových materiálů a přístupů pro zvýšení účinnosti a ekologické šetrnosti. Speciální pozornost je věnována problematice perovskitových materiálů, které mají atraktivní vlastnosti, ale zatím také nedostatky, jako je nízká stabilita a ekologická zátěž kvůli obsahu těžkých kovů.
Spolupráce s Linköpingskou univerzitou je také součástí aktuálního projektu uděleného Grantovou agenturou ČR (GA24-10199S), který je zaměřen na vývoj NMR spektroskopie v pevné fázi pro paramagnetické systémy.
Zhang, R., Chen, H., Wang, T. et al. Equally high efficiencies of organic solar cells processed from different solvents reveal key factors for morphology control. Nat Energy (2024). https://doi.org/10.1038/s41560-024-01678-5
Komentáře