zpravodajství životního prostředí již od roku 1999

Laser hledá cestu pro levnější sluneční články

14.03.2008
Energie
Solární energie
Laser hledá cestu pro levnější sluneční články
O tom, že Slunce je nejdůležitějším a prakticky nevyčerpatelným zdrojem energie, není pochyb.
Vývoj světového hospodářství provází v posledních letech všeobecná energetická krize, vyvolávající inflační spirálu s nárůstem cen, ať už jde o ropu, plyn nebo elektřinu, a nic nenasvědčuje tomu, že by se situace měla obracet k lepšímu.

S docházejícími zásobami fosilních paliv se pozornost stále více upírá vedle opětného příklonu k jaderné energetice s úvahou jaderné syntézy i k efektivnějšímu využívání alternativních obnovitelných zdrojů energií.

O tom, že Slunce je nejdůležitějším a prakticky nevyčerpatelným zdrojem energie, není pochyb. Odborníci spočítali, že celkový tok energie, který Slunce vyzařuje do kosmického prostoru, je 3,85 x 1026 W a na povrch zemské atmosféry z toho dopadá ve formě záření přibližně 1,4 kW/m2.

FOTOVOLTAIKA: LÁKAVÝ, ALE NÁROČNÝ TRH

Co se solární fotovoltaice zatím hlavně vytýká, je malá účinnost dosavadních solárních článků, ať už z monokrystalického nebo polykrystalického křemíku nebo vrstev z amorfního křemíku či jiných materiálů (v průměru 15-20 %) a přitom jejich drahá výroba. Současný boom, kterým fotovoltaika ale ve vyspělých zemích v posledních letech prochází, kdy nejsou výjimkou ani roční růsty obratu kolem 40 %, si vyžaduje už dnes pro efektivní řešení těchto otázek větší koncentraci doposud poměrně roztříštěných výzkumných a vývojových pracovišť a i ve výrobní sféře sice "ekonomicky vynucenou", ale právě proto spíše fungující spolupráci hlavních výrobců solárních článků. Tím spíše, že současný obrat, který ve fotovoltaice podle European Photovoltaic Industry Association celosvětově se pohybuje zatím kolem 9 mld. euro, by se měl vyšplhat do roku 2010 na 25 mld. a do roku 2030 na 318 mld. euro. Tomu odpovídá i instalovaný výkon solárních zdrojů od současných několika GW na 28,9 GW v roce 2010, na 241 GW v roce 2020, a poté na 1 272 GW v roce 2030. Dnes pokrývá solární energie světovou potřebu energie asi z 0,05 %, v roce 2030 by měl tento podíl dosáhnout na téměř už 10 %.

VÝROBCI SDRUŽUJÍ SVÉ SÍLY

Nákladných operací je při výrobě klasických solárních článků hned ale celá řada a je nad síly jednoho výrobce nebo jedné vývojové organizace vyřešit všechno tak rychle, jak si celosvětový zájem vyžaduje. Nelehká je situace hned při získávání čistého křemíku. Už zjištění příčin defektů, které tady vznikají ve stavbě krystalů nebo ve výskytu nečistot na hranicích jádra multikrystalického křemíku a které negativně ovlivňují proudový výtěžek hotových článků, nutně vede k užší spolupráci. V Německu, které patří spolu s Japonskem, USA a v poslední době i s Čínou k hlavním protagonistům fotovoltaiky, se tak vytvořilo sdružení vývojových týmů "Solarsilizium-Forschungscluster" SolarFocus s vedoucí rolí Freiburger Materialforschungszentrum FMF, podporované od Spolkového ministerstva pro životní prostředí částkou 4,1 mil. euro a od průmyslových zainteresovaných organizací částkou 1,2 mil. euro (na projektu se zúčastňuje i 12 německých výrobců fotovoltaiky s 5 000 zaměstnanci a kumulovaným ročním obratem 2,5 mld. euro).

Úkolem sdružení není ale jen zvyšování kvality výrobních procesů, ale zároveň hledání cesty pro snižování nákladů výroby solárních článků a modulů při zvyšování jejich efektivnosti a výkonu. Vedle Si článků se poměrně rychle dnes rozvíjí i alternativa solárních článků z elektricky vodivých polymerů, což by mohlo znamenat převratné ekonomické i technické změny ve výrobě i aplikacích, ale zatím se tímto způsobem dosahuje jen velmi nízké účinnosti (podle různých pramenů max. 7-11 %, což je méně než poloviční proti konvenčním Si článkům).

ÚČINNOST VYŠŠÍ AŽ O DESÍTKY PROCENT DÍKY TECHNOLOGICKÉMU VÝVOJI

Ke zvýšení účinnosti Si solárních článků, řádově až o desítky procent, může přispět i vývoj v laserové technice, především pak u takových skupin laserů, kde se dosahuje nejužší fokusace laserového paprsku. V tom směru je nadějná řada nových technologií, kterých je vedle excimerových laserů možné dnes dosáhnout i s pevnolátkovými kotoučovými a vláknovými lasery. Přední výrobci těchto laserů, kam patří např. firmy Trumpf, Rofin-Sinar, Coherent nebo LPKF, mají ve své nabídce i typy laserů, které jsou přímo zaměřené na potřeby programu fotovoltaiky. Vlastní laserové technologie při strukturalizaci vrstev, řezání, děrování, pájení či svařování vyvíjí především Fraunhofer Institut für Lasertechnik ILT. V nejbližším budoucnu lze očekávat, že se objemově více prosadí v sériové výrobě solárních článků i technologie Microjet, spojující výhody řezání laserovým paprskem s místním intenzivním chlazením sloupcem vody, který při této technologii přivádí zaostřený laserový paprsek až na místo vlastní operace obdobně jako u jiných technologií optické vlákno. O praktickém významu technologie Microjet pro fotovoltaiku svědčí i nedávná dohoda o jejím využití mezi jedním z hlavních světových výrobců systémů pro výrobu solárních článků, německou firmou Manz Automation a původcem této technologie, švýcarskou firmou Synova.

AUTOR: J. Šmíd
Zdroj: Technik

Komentáře k článku. Co si myslí ostatní?

Další články
Chystané akce
19
8. 2017
19-26.8.2017 - Tábor, výlet, pobytová akce
LTD Polana
21
8. 2017
21-25.8.2017 - Tábor, výlet, pobytová akce
Zahrada lesní MŠ Šárynka, Praha 6
MŽP ČR
22
8. 2017
22.8.2017 - Seminář, školení
Praha
SW CASEC
22
8. 2017
22.8.2017 - Seminář, školení
Mladá Boleslav
Podněty ZmapujTo
Mohlo by vás také zajímat
Naši partneři
Složky životního prostředí