Elektrické a fotoelektrické vlastnosti materiálů
Vzhledem k tomu, že se požaduje omezit vzrůst průměrné globální teploty pod 2 °C, je třeba dekarbonizovat naše zdroje energie tak, aby nedocházelo k vypouštění CO2 dovzduchu. Fotovoltaika je klíčová technologie pro realizaci programu dekarbonizace, který má být uskutečněn do roku 2060.
Základní charakterizace:
Sluneční články, jejichž výroba je tak snadná, jako tisk novin, články tak ohebné, že je možné smotat je do role a které jsou přitom levné. To je perspektiva, kterou nabízejí organické polovodiče. Na rozdíl od anorganických polovodičů jsou tvořeny molekulami a jejich vlastnosti se mohou proto snáze modifikovat. Mohou se připravovat i z roztoků a jejich výroba navíc nevyžaduje vysokou-polovodičovou čistotu. Cena energie, kterou produkují anorganické sluneční články v našich zeměpisných šířkách, je zatím asi třikrát větší, než cena elektřiny z klasických elektráren. Využitím organických materiálů se náklady na výrobu slunečních článků sníží o řád, což umožní vyrábět elektřinu ekologicky ve větším rozsahu. V poslední době se proto provádí intenzivní výzkum vodivých organických materiálů. Dosahovaná účinnost organických slunečních článků je až 10 %, maximální hodnota je asi 17%, a to v případě tandemových článků složených ze článků dvou typů. Výhodou je nízká cena a velká rychlost produkce například tiskem na ohebné folie.
Co nás zajímá:
Na našem pracovišti se provádí komplexní výzkum elektrických a fotoelektrických vlastností organických polovodičů z hlediska aplikací ve fotovoltaice. Jedná se zejména o některé polythiofény, polyfenylény a polyaniliny Vývoji slunečních článků napomáhají diagnostické metody. Vyvinuli jsme bezkontaktní metodu snímání napětí generovaného světlem. Současně bylo nutno vytvořit model popisující procesy transportu fotogenerovaného náboje v organické látce. Pomocí počítačového modelu lze tak určit difúzní délku nosičů náboje jako jeden z důležitých parametrů, které určují účinnost článků. Tato metoda je experimentálně nenáročná a ve světě dosud neužívaná. Dalším významným parametrem je pohyblivost nábojů v polovodičích, která se v naší laboratoři měří metodou admitanční spektroskopie a metodou extrakce náboje pomocí lineárně rostoucího elektrického pole. Výzkum je prováděn ve spolupráci s tuzemskými a jedním zahraničním pracovištěm. Poslední dobou se také zabýváme studiem hybridních slunečních článků na bázi kombinace organického a anorganického polovodiče (specielně křemíku), které jsou značně perspektivní jak pro sluneční články, tak i pro detekci záření.
Ohebný sluneční článek.
Vědecké projekty
GAČR 202/09/1206 Nanokrystalické heterogenní sluneční články
GAUK 932416 Elektrické a fotoelektrické vlastnosti organických polovodičů. Aplikace nových diagnostických metod na organické polovodiče pro fotovoltaiku
GAUK 190119 Výzkum a aplikace organických polovodičů s využitím heteropřechodů polymer-křemík
Fotovoltaická elektrárna MFF UK
Projekt PV Enlargement koordinovaný Evropskou komisí pro energii a transport No. NNE5/2001/736