Solární články, které umí odpuzovat vodu

Běžné provozní znečištění povrchu solárních článků snižuje jejich výkon. Zdálo se, že tomuto přidruženému jevu u solárních instalací v terénu téměř není možné zabránit. Ještě že se výzkumníci Národních laboratoří v Oak Ridge (ORNL) nezapomněli podívat z oken ven, do přírody, kde na ně čekala nevšední inspirace.

Učinit solární panely takové, aby přirozeně a bezúdržbově odpuzovaly jemné prachové částečky, dešťovou či mineralizovanou vodu? Dlouho dobu nesplněný sen. Tolga Aytug, vedoucí výzkumného týmu ORNL v Oddělení materiálové chemie, se nakonec inspiroval ne v jedné, ale hned dvou „přírodních vychytávkách“.

Tou první byly okvětní listy lotosu. „Povrchová struktura lotosu sama odpuzuje dešťovou vodu, když zaprší, a tím se celá rostlina zbavuje povrchových nečistot,“ říká Aytug.

„Tím druhým prvkem jsou oči nočních motýlů, můr. Na jejich povrchu totiž rozvinuta zvláštní nano-textura, která snižuje odrazný potenciál a současně zvyšuje prostup světla do rohovky.“ Výzkumníci z ORNL tedy jednoduše zkombinovaly tyto dva prvky do funkčního modelu super-hydrofobního skla.

Hydrofobní – neboli nesmáčivé – materiály a povrchy odpuzují vodu, která zůstává v podobě kulovitých kapek. Čím je materiál více hydrofobní, tím se zvětšuje i kontaktní úhel mezi podložkou a kapkou, a současně se zmenšuje úhel, o který je zapotřebí podložku naklonit aby z ní kapka působením gravitace stekla.

Kontaktní úhel super-hydrofobního materiál pak přesahuje 150°. Povrchový film vyvinutý v laboratořích ORNL má kontaktní úhel v rozmezí 155-165°, takže voda a spolu s ní i nečistoty doslova odskakují.

Super-hydrofobní povrch, vylepšený navíc o nano-texturu zvyšující prostupnost světla a snižující odraz záření, pak dokáže zvýšit výkon solárních článků o 3-6 %.

„Ve vzájemné kombinaci to úplně mění pohled na jinak už docela známou věc, jakou je provoz solárních panelů,“ říká Aytug. Aplikace tohoto objevu se pochopitelně nemusí týkat jen solárních článků, ale například i čoček dalekohledů, oken, detektorů či zbraňových systémů.