Výzkumníci z Korejské univerzity vyvinuli nový design nanomateriálů s použitím samostatně sestavených zlatých nanokuliček, které výrazně zlepšují absorpci sluneční energie. Tento průlom řeší klíčovou výzvu v oblasti obnovitelné energie: zachycení celého spektra slunečního světla, včetně vlnových délek mimo viditelný rozsah.
Problém absorpce slunečního spektra
Současné solární technologie mají potíže účinně absorbovat celý rozsah slunečního záření. Přestože materiály jako nanočástice zlata a stříbra vypadají slibně, jejich absorpce je obvykle omezena na viditelné vlnové délky. Zachycení blízkého infračerveného světla, které tvoří významnou část slunečního světla, zůstává výzvou. To je zásadní, protože širší absorpční spektrum přímo vede ke zvýšení účinnosti přeměny energie.
Řešení: Samo-montážní zlaté suprashary
Tým Korejské univerzity vedený Seungwoo Leem tento problém vyřešil navržením „supraballů“ – shluků zlatých nanočástic, které se spontánně skládají do malých koulí. Pečlivým nastavením průměru těchto suprasfér maximalizovaly absorpci v širším rozsahu vlnových délek.
Modelování a výroba
Vědci nejprve použili počítačové modelování k optimalizaci designu suprasballů, přičemž předpovídali účinnost absorpce více než 90 %. Poté vytvořili film z těchto suprasfér sušením kapalného roztoku na termoelektrickém generátoru, zařízení, které přímo přeměňuje světlo na elektřinu. Je pozoruhodné, že tento proces nevyžaduje speciální podmínky čistoty nebo extrémní teploty, takže je škálovatelný.
Výsledky testu
Testování pomocí solárního simulátoru LED ukázalo, že generátor potažený suprasférou absorboval přibližně 89 % slunečního záření – téměř dvojnásobnou míru absorpce (45 %) než podobné zařízení využívající konvenční zlaté nanočástice.
„Naše plasmonické suprasféry nabízejí jednoduchý způsob, jak využít celé sluneční spektrum,“ vysvětluje Dr. Lee.
Důsledky pro obnovitelnou energii
Tato technologie může dramaticky snížit náklady a zlepšit účinnost solárních termických a fototermálních systémů. Díky snadné výrobě je potenciálně vhodný pro nasazení ve velkém měřítku. Hlavní výhodou je, že tento přístup může učinit vysoce účinnou solární energii dostupnější a urychlit přechod na obnovitelné zdroje.
Výzkum byl publikován v ACS Applied Materials & Interfaces.
https://doi.org/10.1021/acsami.5c23149
Tento vývoj představuje významný krok směrem k efektivnějšímu a dostupnějšímu získávání solární energie, který potenciálně představuje novou generaci obnovitelných technologií.
