Organické solární panely mohou otevřít cestu lehčí, flexibilnější a dostupnější fotovoltaice

I když jde vývoj klasických panelů stále dopředu, naráží na fyzikální limity křemíku, které už nelze překonat pouhým vylepšováním. Týká se to zejména maximální dosažitelné účinnosti, energeticky náročné výroby a relativně vysoké hmotnosti panelů.

Místo inovací stávajících technologií se tak zkoumají i zcela nové možnosti fotovoltaiky založené na jiných materiálech, které by mohly být účinnější.

Právě takovou alternativu nyní naznačuje výzkum vědců z Univerzity v Cambridgi, kteří koncem loňského roku představili objev organické molekuly, jenž by se dala využít ve výrobě solární energie.

Křemíkové versus organické solární panely

Molekula, označovaná jako P3TTM, je syntetický polymer s uhlíkovou strukturou. Obsahuje nepárový elektron, který po dopadu fotonu umožňuje velmi efektivní vznik a přenos elektrického náboje.

To je velký rozdíl oproti klasickým křemíkovým solárním panelům, které nepárové elektrony nemají. I z křemíkových článků se sice po dopadu fotonu uvolňuje elektron, ten by se ale za normálních okolností znovu spojil s kladným nábojem.

Proto jsou běžné články tvořené dvěma vrstvami křemíku, z nichž jedna má přebytek a druhá naopak nedostatek elektronů. A na jejich rozhraní vzniká elektrické pole. Když dojde k uvolnění elektronu, toto vnitřní elektrické pole ho „pošle“ správným směrem. Tím se oddělí kladný a záporný náboj, což je klíčový krok ke vzniku elektrického proudu.

Taková výroba energie je náročnější a dochází při ní k energetickým ztrátám. Ne všechny dopadající fotony mají správnou energii pro uvolnění elektronu (vadí její nedostatek i přebytek). Někdy se uvolněný elektron i přes přítomnost vnitřního elektrického pole vrací zpět na své místo. Proto i nejlepší křemíkové panely přemění na elektřinu jen část dopadající energie.

U organické molekuly je však celý proces snazší, efektivnější a s nižšími energetickými ztrátami. Nepárové elektrony už jsou v „aktivním stavu“ a po dopadu fotonu nemusí složitě vznikat a oddělovat se elektrický náboj. Téměř veškerý elektrický náboj, který v materiálu po dopadu světla vznikne, se podaří efektivně odvést a využít k tvorbě elektrického proudu. Což je u organických materiálů zcela mimořádné.

Jak takové panely vypadají a jaké výhody mohou přinést?

Solární článek s organickými molekulami si můžeme představit jako extrémně tenký světlocitlivý film, který by se mohl nanášet ve formě funkčního nátěru na libovolné povrchy nebo doplnit klasické křemíkové panely a zvýšit tak jejich účinnost.

Využití by mohlo být podobné jako v případě technologie kvantových teček. Ta je sice, stejně jako křemíkové panely, založená na anorganických částicích (v tomto případě nanokrystalech), nicméně s podobnými možnostmi aplikace jako P3TTM.

Organické solární články by tak mohly být v budoucnu:

• součástí střešních krytin nebo fasád,
• průhledných nebo poloprůhledných ploch včetně oken,
• ohebných a lehkých solárních prvků, které se dají využít i tam, kde nelze nainstalovat klasickou fotovoltaiku (např. z důvodu nedostatečné únosnosti podkladu),
• doplňkem běžných křemíkových panelů a zvyšovat jejich účinnost.

Výroba organických solárních panelů

Velkou výhodou je i méně náročná výroba oproti křemíkovým panelům:

• K výrobě organických molekul stačí nižší teploty než v případě křemíkových článků.
• Dají se nanášet nebo tisknout na stavební materiály, sklo či fólie (i v celých rolích).
• Materiál pro výrobu je dobře dostupný a není vázaný na konkrétní lokalitu (např. na rozdíl od některých vzácných kovů a dalších prvků, které se dnes využívají ve fotovoltaice).

Proto by jejich cena mohla být časem výrazně nižší než klasických panelů.

Budoucnost fotovoltaiky?

Organické solární panely vypadají velmi slibně, ale zatím se teprve testují v laboratoři. Nevíme tedy, jak budou v praxi odolné, jak se budou chovat při vyšších teplotách či vlhkosti a jakou budou mít životnost.

A i pokud se osvědčí a dostanou se do výroby, budou v prvních letech drahé a nabídka na trhu bude zprvu nízká. Než si je budeme moct reálně pořídit do vlastního domu, ještě to pár let potrvá.

Už teď je ale jasné, že budoucnost fotovoltaiky nebude výhradně křemíková. Nové výzkumy ukazují, že existují i jiné cesty, jak světlo přeměňovat na elektrickou energii – jednodušeji, s menšími energetickými ztrátami a s potenciálem pro zcela nové způsoby využití.

A i když klasickou fotovoltaiku třeba zcela nenahradí, mohou alespoň sehrát důležitou roli jako její doplněk – například na lehkých konstrukcích, fasádách, oknech a všude tam, kde klasické panely naráží na své limity.

V každém případě se vyplatí vývoj těchto alternativních technologií dále sledovat.

Zdroje:
Nature.com
Li, B., Murto, P., Chowdhury, R. et al. Intrinsic intermolecular photoinduced charge separation in organic radical semiconductors. Nat. Mater. 25, 100–106 (2026). Dostupné z: https://doi.org/10.1038/s41563-025-02362-z
Scientists unlock a 100-year-old quantum secret to supercharge solar power, www.sciencedaily.com/releases/2025/10/251014014433.htm