Stáž na prestižní École Polytechnique může přinést posun ve výzkumu solárních paliv

Tříměsíční stáž na jedné nejvýznamnějších francouzských vysokých škol technického zaměření je pokračováním dlouhodobé spolupráce s kolegy z tamní Laboratoře fyziky rozhraní a tenkých vrstev (Laboratoire de physique des interfaces et couches minces – LPICM). Získané zkušenosti by mohly posunout výzkum solárních paliv v domovských pracovištích.

„Tuto instituci jsem si vybral, protože výzkum v LPICM je špičkový nejen v evropském, ale i světovém měřítku. Patřím do skupiny, která se věnuje studiu, vývoji a výrobě solárních článků založených na křemíkových nanodrátcích. Já se zaměřuji především na optické modelování a spektroskopickou charakterizaci materiálů a struktur. Jedná se o komplementární aktivitu, neboť optické charakterizační metody jsou zpravidla nedestruktivní a pečlivou analýzou optických dat a jejich modelováním je možné porozumět fyzikálním dějům, které v komplexní nanostruktuře probíhají,“ objasnil Halagačka, který stáž získal v rámci projektu Věda bez hranic 2.0. Ve Francii se vědecké práci věnuje opakovaně. V letech 2016 až 2018 působil jako postdoc v nově vznikajícím Francouzském fotovoltaickém institutu (IPVF). Jeho výzkumnou pozici tehdy z poloviny koordinovala právě LPICM.  

Při studiu struktur křemíkových nanodrátků vědec využívá mikroskopické polarimetrie, tedy metody založené na měření kompletní optické odezvy struktury na polarizované světlo. „V prvním kroku se zabýváme pouze samotnými nanodrátky, respektive solárním článkem na nich založeným. Následně se chceme posunout ke komplexnějšímu systému, na solární palivové články. Jedná se o zařízení, které využívá sluneční energii například pro rozklad vody. Energie tedy není přeměněna na elektrický proud, jak je tomu u solárního článku, ale je rovnou využita pro produkci paliva, které je možné poměrně snadno uchovat. Výzkum solárních paliv představuje jednu z možností, jak do budoucna rozumně redukovat uhlíkovou stopu bez nutnosti složité instalace a technologických řešení na úrovni rozvodných sítí,“ řekl. Proto je podle něj důležité porozumět procesům přeměny energie v těchto strukturách, umět popsat, jaká část energie se využije pro solární článek a jaká pro fotokatalýzu vody, umět vybalancovat energetickou náročnost těchto dějů a připravit a testovat prototypy struktur.

Tříměsíční stáž je dalším kamínkem v mozaice vzájemné kooperace obou institucí. V LPICM na výzkumné pozici CNRS (Národní výzkumné centrum, Centre national de la recherche scientifique) mimo jiné působí i absolvent VŠB-TUO Martin Foldyna. Vzájemná spolupráce byla v minulosti podpořena i společným vedením doktorského studia Zuzany Gelnárové (Mrázkové), studentky oboru Nanotechnologie, dalším z výsledků je i řada společných vědeckých publikací.

„Každá stáž na cizím pracovišti je náročná. Jak z hlediska profesního, tak i osobního života. Je to však cesta k intenzivnímu rozvoji spolupráce, získání nových zkušeností a nových myšlenek. V IT4Innovations disponujeme komplementárními technologiemi, které nám umožní v budoucnu studovat struktury pro přípravu solárních paliv, a to nejen z pohledu ustáleného stavu, ale i dynamiky nosičů náboje uvnitř struktury. Tedy zkoumání relaxačních časů excitovaných nosičů náboje a jejich přechody mezi různými energetickými hladinami. Toto je podstatné pro určení slabých míst, stavů, kde dochází k nechtěné akumulaci nábojů, a jejich odstranění či optimalizaci pro dosažení vyšší efektivity,“ uzavřel Halagačka.