Ultra-czarny materiał dla elektrowni słonecznych pochłania 99,5% światła słonecznego.

Energia

Zespół redakcyjny witryny poświęconej innowacjom technologicznym – 30 października 2025 r.

Wyidealizowany widok farmy solarno-termicznej. [Grafika: SIT/AI Generated]

Wszystko czarne

Kiedy spojrzysz na elektrownię słoneczną , wszystko wydaje się ekstremalne: ogromne pole luster przechwytuje ciepło słoneczne i kieruje je w stronę wieży o wielkości 20-piętrowego budynku, gdzie palące ciepło jest wykorzystywane do podgrzewania płynu, który następnie napędza turbiny i wytwarza energię elektryczną.

Dlatego zaskakujący jest fakt, że wydajność tych czystych i odnawialnych elektrowni zależy od struktur tak małych, że są niewidoczne gołym okiem – aby je zobaczyć, potrzebny jest naprawdę mocny mikroskop.

Celem jest znalezienie materiału o najwyższym możliwym współczynniku absorpcji ciepła, który będzie w stanie przechwycić maksymalną ilość ciepła, gdy świeci słońce. W praktyce chodzi o stworzenie jak najciemniejszego materiału, który będzie pochłaniał jak najwięcej promieniowania, nie odbijając niczego, a tym samym przechwytując maksymalną ilość ciepła.

„Im więcej będziemy w stanie opracować skuteczniejsze materiały absorpcyjne, tym bardziej konkurencyjne staną się systemy i tym więcej możliwości otworzymy dla tego rodzaju energii” – komentuje profesor González de Arrieta z Uniwersytetu Kraju Basków w Hiszpanii. „Przeprowadzamy analizy termooptyczne, aby zmierzyć właściwości absorpcyjne otrzymywanych próbek. Na świecie jest niewiele laboratoriów specjalizujących się w badaniach w wysokich temperaturach”.

Teraz zespołowi udało się znaleźć materiał, który nie tylko okazał się jednym z najwydajniejszych, jakie kiedykolwiek oceniano, ale także wykazuje właściwości niezbędne do jego praktycznego wykorzystania w elektrowniach słonecznych.

Cała gigantyczna struktura farmy słonecznej opiera się na tych nanostrukturach, niewidocznych gołym okiem. [Zdjęcie: González de Arrieta i in. - 10.1016/j.solmat.2025.113840]

Lepsze niż nanorurki węglowe.

Najczarniejszy materiał, jaki kiedykolwiek wyprodukowano, został wykonany z nanorurek węglowych . Chociaż te maleńkie rurki biją rekordy w niemal każdym laboratorium, nie nadają się do wszystkich praktycznych zastosowań.

„Nanorurki węglowe nie są stabilne w wysokich temperaturach i przy wysokiej wilgotności. Dlatego muszą być powlekane bardziej odpornymi materiałami, co ogranicza ich optymalizację. Nanorurki węglowe pochłaniają około 99% światła, ale nie mogą być stosowane w wieżach słonecznych” – wyjaśnił Arrieta.

Następnie zespół zidentyfikował kolejną nanostrukturę, nanoigłę – te nanoigły nie są puste jak nanorurki – wykonaną z substancji zwanej _kobaltanem miedzi ( _CuCo2O4 ).

„Są one znacznie bardziej stabilne w wysokich temperaturach, a ponadto nanorurki pokryte tlenkiem cynku charakteryzują się większą absorpcją niż dotychczas stosowane nanorurki. Materiały obecnie stosowane w wieżach słonecznych (czarny krzem) pochłaniają 95% światła, co jest bardzo dużo; jednak nanorurki miedziowo-kobaltowe pochłaniają 99% światła, a te pokryte tlenkiem cynku jeszcze więcej – 99,5%” – powiedział Arrieta.

Zespół spodziewa się, że ich materiał zostanie szybko poddany testom w rzeczywistych warunkach eksploatacji, co ma szansę znacząco zwiększyć produkcję energii nawet w już zainstalowanych elektrowniach słonecznych.

Inne wiadomości na temat:

Więcej tematów