Český fyzik ukázal světu, jak se jednoduše podívat do nanosvěta

aktualizováno 
Cena solárních panelů klesá, stále jsou ale pro většinu použití příliš drahé. Určitou naději, jak snížit cenu a zvýšit účinnost fotovoltaiky, nabízí základní výzkum fyzika Hynka Němce, který nyní převzal Cenu Neuron pro mladé vědce a spolu s ní prémii 250 tisíc korun.

Fyzik Hynek Němec oceněný, nositel jednoho z grantu Nadačního fondu Neuron pro rok 2015, a to v oboru fyzika. | foto: Nadační fond Neuron

Solární panely se zatím vyrábějí převážně z křemíku. Váš výzkum by mohl přispět k vývoji fotovoltaických článků z nanočástic. V čem vidíte jejich výhodu?
Především budou levnější. Vyrobit článek z křemíku je drahé. Musí se přetavit obrovské množství oxidu křemičitého, během tohoto procesu se tavenina složitě čistí a nakonec vznikne křehký materiál. Nanočástice lze předem připravit chemickými metodami. To je nesrovnatelně levnější postup. Při výrobě fotovoltaických článků se nanočástice mohou nanášet na ohebný podklad, takže mají větší flexibilitu. Velkou úsporu přináší rovněž možnost použít na solární panely jen tenké vrstvy z nanočástic a fakt, že u většiny nanočásticových materiálů nejsou kladeny výrazné požadavky na čistotu materiálu.

Hynek Němec

Narodil se v roce 1979 v Praze. Vysokou školu, Matematicko-fyzikální fakultu Univerzity Karlovy, absolvoval v roce 2002 a ve stejném roce zde obhájil magisterský titul. O čtyři roky později získal titul Ph.D. na MFF UK a na Institutu National Polytechnique de Grenoble ve Francii. Během studií na vysoké škole pracoval až do promoce jako odborný pracovník ve Fyzikálním ústavu Akademie věd ČR, od roku 2003 zde působil jako vědecký pracovník. V letech 2006 až 2007 byl post doktorandem v Chemickém centru na Univerzitě v Lundu ve Švédsku. Od roku 2008 působí jako vědecký pracovník ve Fyzikálním ústavu AV ČR. V září 2011 byl hostující profesorem na Univerzitě v Bordeaux. Je autorem 51 článků, které zaznamenaly 800 citací bez auto citací.

Co váš projekt sleduje?
Sluneční záření při dopadu na solární panel vygeneruje nosiče nábojů (elektrony a „díry“), ty se dostanou k elektrodám a vytvoří elektrický proud. U fotovoltaických článků z křemíku víme, jak se elektrický náboj pohybuje. Ovšem když je elektroda sestavena z nanočástic, je transport nábojů složitější a sestává z více kroků. Abychom tyto procesy lépe poznali, používáme terahertzový spektrometr. Slouží nám obrazně řečeno jako velice dobrý mikroskop, který dovoluje sledovat pohyb elektrického náboje na nejkratších vzdálenostech. Díky tomu lépe rozumíme pohybu náboje v jednotlivých nanočásticích i přenosu mezi nimi.

V jaké formě nanočástice sledujete?
Většinou v podobě tenkých vrstev. Podstatně jsme se věnovali aplikačně důležitým materiálům, oxidu titaničitému nebo oxidu zinečnatému. Postupně jsme se společně s Matematicko-fyzikální fakultou Univerzity Karlovy zaměřili rovněž na výzkum modelovějších materiálů. Sledovali jsme nanokrystaly sulfidu kadmia, které lze použít jako izolační vrstvu v některých solárních článcích.

Proč zkoumané folie osvětlujete laserem?
Napodobujeme tak sluneční záření dopadající na solární články a přitom sledujeme, jak paprsky působí na materiál. Dále máme možnost ovlivnit laserem koncentraci nosičů náboje a tím i rozdělení lokálních elektrických polí v materiálu. To nám umožňuje zjistit, jaká je jeho morfologie, jestli jsou nanočástice od sebe izolované, nebo velice dobře spojené, či zda musí náboje absolvovat nějakou složitější cestu.

Fyzik Hynek Němec (uprostřed) oceněný při předávání grantů Nadačního fondu...

Fyzik Hynek Němec (uprostřed) oceněný při předávání grantů Nadačního fondu Neuron pro rok 2015. Vlevo Martin Myšička, herec Dejvického divadla (a také absolvent oboru subnukleární fyzika na MFF UK), vpravo moderátor večer Ondřej Cihlář.

Co limituje pohyb náboje?
Většinou fyzický a elektrický kontakt nanočástic. I když jsou k sobě přitisknuté, neznamená to nutně, že jsou v elektrickém kontaktu. Povrch nanočástic se výrazně odlišuje od jejich vnitřní struktury: na některých vzniká izolační vrstva, což také komplikuje transport náboje.

Jaký přínos mají poznatky z vašeho výzkumu?
Budou důležité hlavně pro další základní výzkum. Existují týmy, které se snaží vyvinout vysoce vodivý nanostrukturovaný materiál. My dokážeme do takových materiálů nahlédnout a zjistit, jestli jsou skutečně efektivní a případně zda je možné problémy s nízkou vodivostí překonat. Pokud by se v hodně vzdálené budoucnosti podařilo takový materiál vyvinout, mohla by terahertzová spektroskopie sloužit k rychlé charakterizaci a diagnostice při jeho výrobě.

Článek vznikl díky iniciativě nadačního fondu Neuron, byl redakčně upraven. V článku se nedopatřením objevilo místo jména Hynka Němce jméno jiného nositele ceny Neuron, Jana Macáka. Oběma pánům i čtenářům se za záměnu omlouváme.

Autor:
  • Nejčtenější

Neutrácejte za novou televizi. Stačí takto připojit DVB-T2 za pár korun

Možná i vy budete muset svůj televizor brzy doplnit DVB-T2 set-top boxem, pokud budete chtít nadále přijímat bezplatní...

Celý stát bude bez Photoshopu. Firma předplatitelům ani nevrátí peníze

Firma Adobe oznámila, že musí deaktivovat všechny účty uživatelů ve Venezuele. Přikazuje jim to nařízení prezidenta...

Evoluční schovávaná. Umělá inteligence objevila triky a nečekané chyby

Schovka nevypadá zrovna jako vědecké bádání. Výzkumníci ale simulací miliard her na schovávanou ukázali, že se umělá...

Aby vám televize nepřestala fungovat. Vyberte si set-top box pro DVB-T2

Již za pár týdnů se v některých lokalitách odmlčí část televizního vysílání v současném standardu DVB-T. Ti, co nebudou...

Neházejte 737 Max na piloty, píše legenda „Sully“. Byla to smrtelná past

Chesley Sullenberger varuje před svalováním viny za nehody letadel 737 Max jen na piloty. Slavný „kapitán Sully“,...

Premium

Výrazný nos, vzdělání sestry. Proto si Gott vybral Ivanu, říká novinářka

Profesní vztah je pojil pětadvacet let, ona ho však osobně poznala už jako holčička. Navzdory všem turbulencím, které...

Krampol o Belmondovi: Když on točil Zvíře, já hrál traktoristu

Přes třicet let promlouvá na české diváky božský Bébel, jak Jean-Paul Belmondovi v rodné Francii přezdívají, hlasem...

Premium

Chci chlapa, co má větší koule než ego, říká svobodná matka Nikol Štíbrová

Před pár dny oslavila třiatřicítku a cítí se šťastná a spokojená. Nebylo to ale zadarmo – moderátorka a hvězda...

  • Další z rubriky

Za kapku rtuti. Uplynulo šedesát let od jediné české vědecké Nobelovy ceny

V roce 1959 do Stockholmu dorazil jediný český vědec, který kdy dosáhl na Nobelovu cenu, Jaroslav Heyrovský. Tušíte, za...

Opíjel se jídlem. Jeho případ může pomoci lidem po celém světě

„Alkoholické“ bakterie, které ve střevech vyrábí vysoké množství alkoholu, jsou možná běžnější, než se čekalo....

Podílel se na revolučním objevu. Teď se bojí, jak ho veřejnost přijme

Geneticky modifikované děti jsou nezodpovědný, hloupý experiment, myslí si Samuel Sternberg. Americký genetik, který se...

Kolik právníků by nasytilo T. rexe? O hodně víc než před dvaceti lety

Působivá scéna z Jurského parku, ve které dospělý tyranosaurus sežere zbabělého právníka Donalda Gennara, patří...

Akční letáky
Akční letáky

Prohlédněte si akční letáky všech obchodů hezky na jednom místě!

Najdete na iDNES.cz