Izrazi solarna ploča i solarni panel, da ne spominjemo stručno ispravnije termine fotonaponska ploča i fotonaponski panel, sasvim su istinuli izraze solarna i fotonaponska ćelija da ne navedemo danas već zaboravljenu riječ fotoćelija. Razlog tome se ne krije u mehanizmu djelovanja, jer on je svuda jednak, nego u mehanici: ono iz čega dobivamo struju izravnim pretvaranjem svjetlosne (Sunčeve) energije u električnu doista je ploča ili – ako vam se više mili strani termin – panel.

Sudbina riječi otkriva dublji smisao: zrake (fotoni) svjetlosti pretvaraju se u električnu struju na kristalima silicija, dakle u krutoj i krtoj tvari koja stoga mora biti učvršćena za podlogu. Zbog toga se solarni paneli ne mogu ni razvlačiti ni savijati, a da ne bi pukli moraju biti čvrsti i teški. To nezgodno svojstvo dobivanja struje izravno od Sunca iskusio je svatko tko je stavljao solarne ploče u dvorište ili na kućni krov. I još gore: solarni se paneli ne mogu postavljati bilo kako i bilo gdje, nego samo na ravne podloge koje su, razumije se, što više okrenute Suncu. (Kad dođem blizu moru prvo što pogledam je solarna ploča na svjetioniku: ona mi otkriva ne samo strane svijeta nego i zemljopisnu širinu mjesta na kojem se nalazim. Isto vrijedi i za solarne panele na drugim mjestima, no prema njima se orijentirati je manje pouzdano.)

Iz nezgodnih strana solarne ploče rađa se sasvim naravna želja da se napravi nešto jednostavnije i praktičnije. Zar ne bi bilo lijepo umjesto solarne ploče imati solarnu foliju, nešto što bi se dalo slobodno oblikovati, razvlačiti i savijati, nešto što bi bilo lagano a usto prilagodljivo svakoj podlozi? Zamislite takvu, fotonaponsku foliju kojom bi se „lakirala“ karoserija, pa bi auto bez ikakvih promjena izgleda i narušavanja aerodinamičnosti postao elektrana. Ili jedrilicu kojoj bi jedro služilo i za dobivanje električne struje. Ili izvor električne energije u suncobranu i roletama. Ili, konačno – što da ne – odijelo koje bi proizvodilo električnu struju.

To više nije puka fantazija. Riječ je o IS-OSC, kratici iza koje se kriju intrinsično rastezljive organske solarne ćelije (intrinsically stretchable organic solar cell), o polimernim folijama koje zahvaljujući dodacima osebujnih organskih spojeva mogu pretvarati elektromagnetsko zračenje u električnu struju. Važan korak u tom smjeru učinili su kineski znanstvenici. U članku „Entagled structure morphology by polymer guest enabling mechanically robust organic solar cells with efficiency of over 16,5 %“, objavljenom u časopisu Matter, opisali su polimerne (PET) folije koje zahvaljujući dodatku četiri organska spoja (PM6, BT-2F, BTP-3C9 i PY-IT) mogu – kao što naslov kaže – pretvoriti i više od 16,5 % (PCE) Sunčeve energije u električnu.

Zašto baš te kombinacije? Prvi je razlog što svaka od navedenih tvari apsorbira svjetlost sebi svojstvene valne duljine. Organski spojevi PM6 i PTP-eC9 imaju maksimum apsorpcije pri valnoj duljini od oko 600, a druga sva spoja (PY-IT i BT-2F) pri oko 800 nanometara, što znači da pokrivaju čitavo područje Sunčevog vidljivog zračenja (380 – 760 nm), a hvataju i nešto nevidljivih, infracrvenih i ultraljubičastih zraka. No drugi, važniji razlog je u jednoj sasvim običnoj pojavi – u kristalizaciji.

Iako sva četiri organska spoja imaju sličnu (grozomornu) strukturu, dva, BT-2F i BTP-eC9, su monomeri, dok su druga dva, PM6 i PY-IT, polimeri. Primiješa li se polietilentereftalatnoj (PET) podlozi jedan od prva dva monomera, on će u njoj stvoriti kristale koji će kao strana tijela izazvati pucanje folije prilikom rastezanja. Druga je priča s polimerima. Oni se suštinski ne razliku od podloge, pa će moći izdržati, barem u načelu, sva mehanička naprezanja kao i ona.

I evo rezultata. Najbolja se pokazala kombinacija triju aktivnih komponenti, dvaju polimera, PM6 i PY-IT, te jednog monomera, BTP-eC9. S njom se moglo postići, kao što u naslovu piše, CPE > 16,5 %. I još: nakon 2000 ciklusa savijanja fotonaponska folija od ta tri organska spoja izgubila je samo 2,5 % kapaciteta pretvaranja Sunčeve u električnu energiju. Takvu ćemo „ploču“ moći po volji namatati i odmatati – ništa još se neće dogoditi.

Nenad Raos je kemičar, znanstveni savjetnik u trajnome zvanju, koji je radio do umirovljenja 2016. godine u zagrebačkom Institutu za medicinska istraživanja i medicinu rada (IMI). Autor je i koautor oko 200 znanstvenih i stručnih radova iz područja teorijske (računalne) kemije, kemije kompleksnih spojeva, bioanorganske kemije i povijesti znanosti. Bio je pročelnik Sekcije za izobrazbu Hrvatskog kemijskog društva, glavni urednik Prirode te urednik rubrike Kemija u nastavi u časopisu Kemija u industriji. Još od studentskih dana bavi se popularizacijom znanosti. Autor je 3000 znanstveno-popularnih članaka te 15 znanstveno-popularnih knjiga.