Nový hybridní materiál z americké laboratoře ale dokáže zachytit „horké elektrony“ dřív, než zmizí
Vygenerováno v Nano Banana Pro
Solární revoluce? Nový hybridní materiál drží „horké elektrony“ 25tisíckrát déle
Rostliny i moderní solární panely podle vědců plýtvají obrovskou částí energie dopadajícího slunečního světla. Nový hybridní materiál z americké laboratoře ale dokáže zachytit „horké elektrony“ dřív, než zmizí jako teplo.
bac
Příroda měla na využití sluneční energie miliardy let. A přesto je překvapivě neefektivní. Rostliny využijí podle vědců zhruba jen jedno procento dopadající sluneční energie. Moderní solární panely si vedou lépe, ani ty ale nedokážou zachytit nejenergetičtější část světla, která téměř okamžitě mizí jako teplo.
Právě to se nyní podle serveru Interesting Engineering pokusil změnit tým z americké National Laboratory of the Rockies (NLR). Výzkumníci vyvinuli nový hybridní polovodičový systém, který dokáže zachytit takzvané „hot electrons“ – extrémně energetické částice, vznikající po dopadu slunečního záření – a udržet je aktivní výrazně déle než běžné materiály.
Studii tým publikoval v odborném časopise Journal of the American Chemical Society.
„Naše práce se snaží posunout limity toho, kolik energie dokážeme ze Slunce získat,“ uvedl vedoucí autor výzkumu Nathan Neale z NLR.
Podle něj nový hybridní systém udržel elektrony v energeticky aktivním stavu dostatečně dlouho pro využití v chemických reakcích, jako je výroba vodíku.
Elektrony mizí dřív, než je stihneme využít
Hlavní problém současných solárních technologií je podle vědců jednoduchý: energie se ztrácí příliš rychle. Jakmile světlo dopadne na klasický křemík, vysoce energetické elektrony téměř okamžitě předají energii okolí ve formě tepla.
„Vysoce energetické elektrony často velmi rychle ztrácejí energii tím, že zahřívají své okolí,“ vysvětluje Neale.
Nový systém tento problém řeší propojením křemíkového nanokrystalu s molekulárním katalyzátorem pomocí speciální chemické vazby.
Výsledkem je prostředí, které udrží elektrony „horké“ po dobu pěti nanosekund – tedy přibližně 25tisíckrát déle než u běžného křemíku.
Na první pohled jde o zanedbatelný čas. Ve světě kvantové fyziky a polovodičů ale představuje zásadní rozdíl.
Sluneční palivo místo ztraceného tepla
Praktický dopad může být výrazný. Technologie by podle vědců mohla umožnit efektivnější výrobu vodíku ze sluneční energie, přeměnu oxidu uhličitého na syntetická paliva nebo ekologičtější výrobu průmyslových chemikálií a hnojiv.
Výzkumníci tvrdí, že právě schopnost stabilizovat „horké elektrony“ může otevřít cestu k nové generaci fotokatalytických systémů.
Jinými slovy: místo aby nejenergetičtější část slunečního světla okamžitě zmizela jako odpadní teplo, mohla by být využita pro výrobu energie nebo chemických surovin.
