Fotovoltaika, tedy přeměna slunečního záření na elektřinu, patří v současnosti k velmi žádaným obnovitelným zdrojům energie. Přibližně 97 % solárních článků se ovšem dováží z Asie, zejména z Číny. Projekt PILATUS, na kterém spolupracuje tým pod vedením Martina Ledinského z Fyzikálního ústavu AV ČR, má tuto situaci změnit. V plánu je instalace výrobních linek na inovativní křemíkové solární panely, a to na území Evropy.

V roce 2020 se v Evropě vyrobilo méně než 1 % celosvětové produkce solárních článků. Nainstalovala se ovšem více než pětina globální fotovoltaické kapacity. Závislost na dovozu solárních článků z Asie se však v kontextu současné geopolitické situace jeví jako energetický hazard.

„Nejvíce fotovoltaiky se dnes vyrábí v Číně, přibližně 97 procent, což je poměrně nebezpečná závislost. Fotovoltaika totiž začíná být důležitou součástí energetického mixu každého státu,“ upozorňuje Martin Ledinský. Cílem Evropské unie je získávat do roku 2030 téměř jednu třetinu (32 %) vyrobené elektrické energie z obnovitelných zdrojů. Česká republika je v energeticko-klimatickém plánu skromnější, cílí na 22 %.

Rozvoj fotovoltaiky je proto logickým krokem a posílení výrobních možností na území Evropy rovněž. Pomoci má projekt PILATUS, podpořený evropským grantem Horizon Europe ve výši 10,5 milionu eur. Na tříletém projektu se podílí tým z Fyzikálního ústavu AV ČR pod vedením Martina Ledinského společně s kolegy z Belgie, Itálie, Německa, Nizozemí, Norska, Švýcarska a Velké Británie.

Cílem je zvýšit výrobní kapacitu fotovoltaických článků v Evropě a současně snížit dopad na životní prostředí. Odborníci plánují využít moduly s vysokou účinností, vyrobené s ohledem na recyklaci použitých materiálů, které splňují nejpřísnější evropské ekologické požadavky. Do roku 2025 vzniknou tři pilotní linky, pokrývající celý výrobní cyklus inovativních křemíkových solárních panelů.

„Plánovaná pilotní linka na výrobu fotovoltaických modulů zvýší současnou celkovou kapacitu výroby fotovoltaických článků v Evropě o třicet procent,“ uvádí Martin Ledinský. Roční výrobní kapacita pilotního provozu dosáhne minimálně 170 MWp. Bude-li projekt životaschopný, přijde na řadu druhá fáze – továrna s roční kapacitou 3–5 GWp.

Výkonnější solární články

Projekt PILATUS využije patentovanou technologii křemíkových solárních článků s kontakty na zadní straně článků, na jejíž tvorbě se tým českých vědců podílel. „Články mají oba kontakty na zadní straně. Přední strana je tedy úplně volná a my můžeme zvýšit efektivitu fotovoltaické přeměny na maximální možné hodnoty,“ vysvětluje Martin Ledinský.

Osvětlenou stranu článku v tomto případě nestíní žádné neprůhledné kovové kontakty, což v kombinaci s optimální pasivací (tvorbou ochranné vrstvy) povrchových defektů umožní vyrobit sluneční články s účinností fotovoltaické přeměny vyšší než 26 %. Běžně používané články vyráběné v Číně mají účinnost okolo 22 %.

Na zadní straně desky křemíkového krystalu se nanesením jen několik nanometrů tenkých proužků amorfního křemíku připraví kladné a záporné elektrody. Tato varianta výroby je sice technicky náročnější, ale umožňuje využít i světlo dopadající na spodní stranu panelu, odražené od plochy pod panelem. Díky tomu se elektrický výkon dodávaný do sítě zvýší až o 15 %.

Další výhodou používané technologie je možnost kolmé instalace článků. Takové panely by se v budoucnu mohly využívat v zemědělství, a na jedné ploše tak kombinovat jak výrobu elektřiny, tak i pěstování plodin. Zajímavá je rovněž možnost umístit panely na protihlukové bariéry.

Nové solární články budou efektivnější a ekologičtější. Vyšší účinnost ve spojení s menší plochou potřebnou pro instalaci představují oproti čínské konkurenci ekonomicky šetrnější variantu. „Pokud chceme být konkurenceschopní, musíme přijít s novou vysoce účinnou technologií, díky které bude fotovoltaika cenově dostupná a zároveň bude splňovat i přísné ekologické požadavky. Proto budeme využívat z velké části energii z norských vodních elektráren a minimalizovat uhlíkovou stopu,“ uzavírá Martin Ledinský.

Zdroj: AV ČR
Ilustrační obrázek: freepik.com