Před 65 lety skupina vědců z Bellových laboratoří představila světu vůbec první křemíkový fotovoltaický článek, který dokázal pohánět elektřinou malé zařízení. Technologie, která se na začátku uplatňovala například v kosmonautice nebo na místech, kam nevedly elektrárenské sítě, se dnes běžně používá na střechách rodinných domů i na velkých solárních projektech.
Díky masivnímu zlevnění v posledních deseti letech se fotovoltaika stala globálně nejrychleji rostoucím zdrojem energie. Celkem bylo na konci loňského roku nainstalováno přes 500 gigawattů solárních elektráren. „Ještě v roce 1977 stál jeden watt 77,67 dolaru, do roku 2013 klesla jeho cena na 0,73 dolaru za watt. Dnes se pohybuje pod 0,2 dolaru za watt. Energie ze solárních panelů nebyla nikdy dříve cenově dostupnější,“ uvádí Svaz moderní energetiky.
Kdo vymyslel solární elektrárnu
Solární neboli fotovoltaické panely fungují na principu takzvaného fotovoltaického jevu. Zjednodušeně řečeno to znamená, že při dopadu světla vzniká elektrické napětí. Poprvé byl pozorován roku 1876 (přičemž ještě dříve byl pozorován podobný fotoelektrický jev).
Roku 1883 pak vznikl první fotovoltaický článek, tehdy ještě velmi neúčinný. Další pokrok nastal roku 1946, kdy si inženýr Russell Ohl nechal patentovat konstrukci solárního článku. Současná podoba solárního panelu ale pochází až z roku 1954, kdy vznikl v amerických Bellových laboratořích. Tam použili křemík, u něhož se ukázalo, že je velmi citlivý na záření, a navíc byl dobře prozkoumaný díky jeho využití v polovodičích.
Tento objev se velmi hodil americkému kosmickému výzkumu, protože tehdy nebyly jiné prostředky, jak napájet družice. Tou první, která solární panely použila, byl americký Vanguard I, který do kosmu letěl v březnu 1958. Na Zemi zpočátku nejvíc k rozšíření solárních panelů paradoxně přispěly velké ropné korporace, které je používaly na svých vrtných plošinách, kam nevedla elektřina zvnějšku.
Problém jménem křemík
V současné době s tím, jak poptávka po panelech přibývá, se ukazuje, že křemík může být do budoucna příliš drahý, nedostupný a vlastně i málo výkonný – účinnost solárních panelů se pohybuje kolem 17 procent. Němečtí vědci z Fraunhoferova institutu sice už ukázali i systémy s účinností kolem 30 procent, ale ty jsou stále ve fázi vývoje. Proto vědci po celém světě hledají látky, které by mohly křemík nahradit.
Jednou z těch nejslibnějších variant je perovskit, velmi rozšířený a tedy laciný minerál s mnoha vlastnostmi, které jsou pro fotovoltaiku ideální. Například britský startup Oxford PV letos oznámil, že jejich experimentální perovskitové panely mají efektivitu 28 procent. Tento projekt už podpořila i Evropská investiční banka.
Tyto panely budou na rozdíl od těch klasických průhledné nebo alespoň průsvitné, takže se budou dát používat například místo oken kancelářských budov.
Řada startupů i univerzit se snaží také vyvinout zcela organické solární panely, které by napodobovaly fotosyntézu – místo křemíku (nebo perovskitu) by v nich mohly hrát hlavní roli geneticky upravené bílkoviny. Přestože řada dat z těchto experimentů vypadá velmi nadějně, nejedná se o řešení pro blízkou budoucnost, tento výzkum je totiž značně komplikovaný.
Zřejmě nejdál jsou v tomto výzkumu izraelští vědci z univerzity v Tel Avivu, kteří kombinují geneticky modifikované bílkoviny s nanotechnologiemi – a jejich výsledek umí pracovat s účinností 13 procent.
