Slovenská fotovoltika sa dnes spája najmä s panelmi na strechách, dotačnými programami či energetickou krízou posledných rokov. V skutočnosti sa však na Fakulte elektrotechniky a informatiky STU v Bratislave výskumu solárnych článkov venujú nepretržite už od osemdesiatych rokov minulého storočia. Bolo to ešte v čase, keď bola fotovoltika skôr technológiou budúcnosti než bežnou súčasťou strechy suseda.
Korene siahajú do 80. rokov
Laboratórium fotovoltiky na Ústave elektroenergetiky a aplikovanej elektrotechniky FEI STU vzniklo formálne v rámci projektu Národné centrum pre výskum a aplikácie obnoviteľných zdrojov energie. Jeho korene však siahajú hlbšie. Jedným z priekopníkov v odbore bol na fakulte už v 80. rokoch vtedajší odborný asistent Vladimír Šály, dnes profesor a jedna z hlavných postáv tohto výskumu.
Laboratóriom počas desaťročí prešli desiatky odborníkov a vznikli v ňom desiatky výskumných projektov. Dnes sa sústreďuje najmä na otázky, ktoré bežná verejná debata o solárnej energii často obchádza: ako sa výkon panelov mení počas dvadsiatich či tridsiatich rokov prevádzky a prečo.
Prečo nestačí vedieť, koľko panel vyrobí v prvom roku
Solárne články časom degradujú. Strácajú časť pôvodného výkonu vplyvom teplotných zmien, vlhkosti, ultrafialového žiarenia aj mechanického a elektrického namáhania. Bežné panely počas svojej životnosti typicky strácajú približne 0,5 % až 1 % výkonu ročne, takže po dvoch desaťročiach môže ich výkon klesnúť na zhruba 80–90 % pôvodnej hodnoty.
Tieto všeobecné údaje sú dnes známe z medzinárodných štúdií. Výskum v laboratóriu fotovoltiky na FEI STU sa však sústreďuje na to, ako sa degradačné procesy prejavujú v konkrétnych klimatických podmienkach strednej Európy a akými elektrickými parametrami sa starnutie článkov dá spoľahlivo diagnostikovať ešte pred výrazným poklesom výkonu.
Vedci merajú sériový a zvodový odpor, kapacitu či dobu života nosičov náboja. Súčasťou práce je aj porovnanie mechanickej a elektrickej degradácie modulov v spolupráci s rakúskymi partnerskými pracoviskami. Životnosť panelu totiž nie je univerzálne číslo zo štítku výrobku — výrazne závisí od miesta, kde je reálne nainštalovaný.
Ďalšia časť výskumu sa venuje materiálovej stránke, napríklad tenkovrstvovým technológiám na báze karbidu kremíka, ktoré by mohli posunúť odolnosť alebo účinnosť článkov za dnešné bežné hranice.
Ďalšie pracoviská na Slovensku
Výskum fotovoltiky nie je jedinou oblasťou akademického výskumu obnoviteľných zdrojov na Slovensku. Na Fakulte elektrotechniky a informatiky Technickej univerzity v Košiciach sa Katedra elektroenergetiky, ktorá pôsobí od roku 1973, okrem klasického riadenia elektrizačnej sústavy venuje aj začleňovaniu obnoviteľných zdrojov do siete — vrátane využitia prvkov umelej inteligencie pri riadení výroby.
Pri veternej energii je obraz iný. Na rozdiel od fotovoltiky, ktorá má na FEI STU dedikované laboratórium s dlhou kontinuitou, sa veterná energia na slovenských technických univerzitách objavuje skôr ako súčasť širšieho študijného programu elektroenergetiky. Samostatné výskumné pracovisko zamerané výhradne na veternú energiu sa na Slovensku prakticky nevyvinulo — čo do značnej miery odráža geografické podmienky krajiny, ktoré nedisponujú takými stabilnými veternými pomermi ako pobrežné štáty.
Komerčná scéna: Výroba, termika a výzvy pre budúcnosť
Kým akademický výskum na FEI STU sa sústreďuje na degradáciu a diagnostiku, slovenský komerčný sektor v oblasti solárnych technológií sa rozvíja vo viacerých smeroch.
Príkladom dlhoročnej priemyselnej tradície je spoločnosť THERMO|SOLAR Žiar, jeden z významných európskych výrobcov solárnych termických systémov (kolektorov na ohrev vody a tepla) s exportom do desiatok krajín. Ide o inú technologickú vetvu než fotovoltika, no ukazuje, že Slovensko má v solárnych technológiách dlhšiu výrobnú históriu.
V samotnej fotovoltike krajina disponuje aj vlastnou výrobou panelov – spoločnosť Agora Solar vo Vranove nad Topľou vyrába fotovoltické moduly a prezentuje ich ako produkciu „Made in Slovakia“. Popri montážnych firmách sa postupne rozširujú aj softvérové riešenia pre energetický manažment, vrátane systémov, ktoré pomáhajú optimalizovať spotrebu a prácu s batériovými úložiskami.
Skutočný vývoj nových generácií solárnych článkov však zostáva skôr doménou veľkých zahraničných hráčov a akademických pracovísk. Slovensko sa v posledných rokoch snaží pritiahnuť aj tento typ aktivít – príkladom je memorandum s japonskou spoločnosťou Sekisui Chemical o možnej výrobe flexibilných perovskitových panelov a spolupráci na výskume. Zatiaľ ide predovšetkým o zámery, nie o plne rozbehnutú sériovú výrobu novej generácie technológií.
Samostatnou a rastúcou témou je aj koniec životného cyklu panelov. Množstvo vyradených modulov na Slovensku stúpa a do výskumu ich recyklácie sa zapája aj Ústav výrobného inžinierstva a kvality produkcie Strojníckej fakulty STU. V rámci medzinárodného projektu FORESi tam vedci pod vedením profesora Ľubomíra Šooša vyvíjajú technológiu, ktorá umožňuje z panelov získať kremík s vysokou čistotou (uvádzaná okolo 97,6 %), využiteľný pri výrobe nových materiálov.
Aký význam má dlhodobý výskum
Slovenský akademický výskum obnoviteľných zdrojov je dnes nerovnomerne rozvinutý: na jednej strane stojí relatívne silná a dlhodobá kapacita vo fotovoltike, na strane druhej výrazne slabšie zastúpenie výskumu veternej energie.
Ak bude význam fotovoltiky v slovenskej energetike naďalej rásť, práve dlhodobý výskum spoľahlivosti a degradácie panelov môže rozhodnúť o tom, ako efektívne budú dnešné investície fungovať aj o niekoľko desaťročí. Výskum, ktorý sa na STU začal ešte v čase, keď bola fotovoltika okrajovou technológiou, tak dnes získava čoraz väčší praktický význam.
