p r o j e k t o r j a g i e l l o ń s k i 2
67
W y d z I a ł c h e M I I
Energia słoneczna może być tańsza
Jednym z najistotniejszych współczesnych wyzwań dla naukowców jest pozyskiwanie energii ze źródeł alternatywnych i ograniczenie korzystania z elektrowni węglowych czy gazowych. W zespole badawczym pod kierunkiem prof. Szczepana Zapotocznego
postanowiono zmierzyć się z tym problemem. Celem prac stało się znalezienie taniej, czystej i wydajnej metody pozyskiwania energii poprzez ulepszenie stosowanych w fotowoltaice rozwiązań.
→
Czyste źródła w postaci elektrowni wiatrowych czy wodnych muszą być lokowane w miejscach spełniających odpowiednie warunki, mogą bowiem wywierać negatywny wpływ na środowisko. Z ener- gią jądrową wiąże się wiele różnych problemów, a jednym z nich jest chociażby składowanie odpadów promieniotwórczych.
Powszechnie dostępna energia słoneczna jest wciąż traktowana tylko jako znacząca al- ternatywa energetyczna, głównie ze względu na ograniczoną wydaj- ność i wysokie koszty jej prze- twarzania w energię elek- tryczną. Warto skupić się na stworzeniu mate- riałów i układów, któ- rych wykorzystanie umożliwi rozwiązanie problemów obec- nie ograniczających efektywność ogniw słonecznych, dzięki czemu w przyszłości będą one mogły sta- nowić rzeczywistą al- ternatywę dla konwen- cjonalnych źródeł energii albo nawet je zastąpić.
Prąd ze Słońca
Ogniwa słoneczne pracują, wykorzystując zjawisko fotowoltaiczne, które umożliwia zamia-
nę energii świata słonecznego na energię elektryczną. Jest to
powszechnie stosowany i ekologiczny sposób wytwarzania energii elektrycznej, ponieważ może być użyty wszę- dzie tam, gdzie świeci słońce. Główną wadą współczesnych foto- ogniw (paneli) słonecznych, które produkowane są z krzemu, jest niska wydajność wytwarzania energii elektrycznej w stosunku do kosztów produkcji samych fotoogniw. Wiele światowych ośrodków badawczych prowadzi badania nad fotoogniwami stworzonymi na bazie polimerów przewo-
dzących – plastików przewodzących prąd elektryczny podobnie jak me- tale. Polimery te, ze względu na
dość niski koszt wytwarza- nia, łatwy proces produkcji oraz możliwość tworzenia cienkich i giętkich pane-
li, są nadzieją na upo- wszechnienie fotowol- taiki. Wadą tego rodzaju ogniw słonecznych jest ciągle ich niska wydaj- ność maksymalna prze- twarzania energii światła w elektryczną. Wyno- si ona 8-10% (to procent energii światła, który uda- je się przetworzyć w energię elektryczną, reszta jest tracona, bo przekształcana w ciepło, w tym przypadku niepożądane) i jest niższa w porównaniu do tradycyjnych ogniw pół- przewodnikowych (krzemowych) wytwarzanych komercyjnie (15-20%).
ś r o d o W i s k o
fot.: © DebbieMous | freeimages.com
Fotowoltaika – nauka zajmująca się przetwarzaniem światła słonecznego w energię elektryczną.
p r o j e k t o r j a g i e l l o ń s k i 2
68
W y d z I a ł c h e M I I
Mniej trujące gazy z elektrociepłowni
Do 2016 roku, zgodnie z dyrektywami Unii Europejskiej, wszystkie polskie elektrownie i elektrociepłownie są zobowiązane do obniżenia emisji tlenków azotu do poziomu 200 mg/Nm3. W te wytyczne świetnie wpisuje się realizowany na Wydziale Chemii UJ projekt stworzenia nowoczesnego katalizatora usuwającego toksyczne substancje z gazów wydalanych przez zakłady przemysłowe.
→
Informacje dodatkowe w aneksie
−
Jesteś zainteresowany projektem, napisz:
− projektor@uj.edu.pl
lub zadzwoń: 12 663 23 15
Wersja cyfrowa:
− www.projektor.uj.edu.pl
Tekst udostępniony do wykorzystania na licencji:
− Nadać kierunek przepływowi elektronów
Ładunki elektryczne wytwarzane w fotoogniwach w wyniku dzia- łania światła muszą być przetransportowane do odpowiednich elektrod, aby wytworzyć napięcie i pozwolić prądowi elektrycznemu popłynąć. W tradycyjnych fotoogniwach wytworzone ładunki mają albo zbyt długą drogę do przebycia, albo przemieszczają się w różnych kierunkach, nie zmierzając ostatecznie do elektrod.
Taki niekorzystny przepływ ładunków powoduje znaczący spadek wydajności zamiany energii światła na energię elektryczną. W ra- mach prowadzonych badań naukowcy z UJ proponują zamianę tradycyjnych struktur fotoogniw (na rysunku podpisane jako A i B) na regularny układ przewodzących szczotek polimerowych (na rysunku C), które są zdolne do ukierunkowanego przenoszenia ładunków.
Każdy posiada w domu szczoteczkę do zębów, szczotkę do włosów czy ubrań. Są to przedmioty makroskopowe, których odpowiednik można znaleźć również w świecie o rozmiarach na- nometrycznych (1 nanometr to jedna milionowa część milimetra).
Szczotki polimerowe są materiałami składającymi się z podłoża, do którego jednym końcem zakotwiczone są pojedyncze łańcuchy polimerowe – jak włókna w szczoteczce do zębów. „Nasz materiał jest nowatorskim na skalę światową rozwiązaniem, ponieważ po raz pierwszy udało się otrzymać zdolne do przewodzenia prądu i regu- larnie ułożone łańcuchy polimerowe przyczepione do metalicznej powierzchni złota. Otrzymane w naszym zespole szczotki wykazują duże przewodnictwo prądu, porównywalne z przewodnictwem metali” – informuje prof. Zapotoczny.
Nowe szczotki polimerowe posłużą do budowy ogniwa słonecz- nego. Ze względu na zminimalizowaną stratę wytwarzanego prądu, powinno się ono cechować wysoką wydajnością i to przy zachowaniu niskiej ceny, jak również łatwej produkcji.
A. B. C.
Schemat różnych rodzajów ogniw (paneli) słonecznych: A – najprostszy układ dwuwarstwowy, B – układ zbudowany z dwóch składników zmieszanych ze sobą w całej objętości, C – układ regularny zawierający przewodzące szczotki polimerowe
↑
Co badajaą naukow oo cyy cc na UJ?
Co bad ają
nau ko w cy na
? UJ Co bada ją naukowcy na UJ ?
pod redakcją piotra Żabickiego
Wydawca: Uniwersytet Jagielloński, Centrum Innowacji, Transferu Technologii i Rozwoju Uniwersytetu (CITTRU) Współpraca wydawnicza: Uniwersytet Jagielloński, Dział Promocji i Informacji (DPI)
Kraków 2014
licencja na wykorzystanie:
Wszystkie teksty w publikacji Projektor Jagielloński 2. Co badają naukowcy na UJ?
objęte są licencją Creative Commons Uznanie autorstwa 4.0 Międzynarodowe Zdjęcia oznaczone znakiem © (copyright) NIE są udostępniane z wykorzystaniem licencji Creative Commons
Zamieszczając materiały zaczerpnięte z tego wydawnictwa, należy podać tytuł publikacji, rok i miejsce wydania oraz adres strony internetowej:
www.projektor.uj.edu.pl Współpraca redakcyjna:
Paulina Ząbkowska, Edyta Giżycka, Patrycja Dąbrowska-Wierzbicka, Marta Maj, Elżbieta Świętek, Krystian Gurba, Radosław Rudź
Opracowanie graficzne, skład i druk:
Centralne Biuro Projektowe www.cbprojektowe.pl Grafika na okładce:
Leigh Prather | Dreamstime.com Nakład:
1000 egzemplarzy dystrybuowanych nieodpłatnie Strona internetowa:
www.projektor.uj.edu.pl
Na stronie tej można również pobrać wersję publikacji w innych formatach Kontakt:
e-mail: projektor@uj.edu.pl ISBN:
978–83–936157–1-1
Publikacja finansowana przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju w ramach programu: „Kreator innowacyjności – wsparcie innowacyjnej przedsiębiorczości akdaemickiej”
Narodowe Centrum Badań i Rozwoju
