Ogniwa słoneczne z obierków. Politechnika Łódzka robi grafenowe kropki z bioodpadów

Opublikowano: 29.10.2026, godz. 09:38 (czas polski)

Naukowcy z Politechniki Łódzkiej robią ogniwa słoneczne z materiału otrzymywanego z obierków warzyw i skórek owoców. Ogniwa są lekkie, elastyczne i częściowo przezroczyste, więc w przyszłości można by je montować np. w oknach biurowców. O projekcie zespołu dr. inż. Piotra Zawadzkiego z Instytutu Inżynierii Materiałowej PŁ poinformowała 29 października 2026 r. PAP – Nauka w Polsce.

Czym są grafenowe kropki kwantowe?

Grafen to warstwa węgla grubości jednego atomu. Jego atomy układają się w sześciokątną siatkę przypominającą plaster miodu. Gdy z takiej warstwy wyjdzie fragment o średnicy zaledwie kilku nanometrów, zaczynają się liczyć efekty kwantowe: elektrony mają „mało miejsca”, a właściwości optyczne i elektryczne zależą od wielkości i budowy fragmentu. Takie fragmenty to grafenowe kropki kwantowe. Pod lampą UV często świecą, a ich kolor zależy od rozmiaru, defektów i grup chemicznych na brzegach.

Ten sam zespół (Łukasz Kaczmarek, Piotr Zawadzki i współpracownicy z Instytutu Inżynierii Materiałowej PŁ) opisał w 2025 r. w czasopiśmie „Molecules” obliczenia teoretyczne. Pokazują one, jak rodzaj i liczba defektów w kropce zmieniają przerwę energetyczną HOMO–LUMO, czyli m.in. barwę luminescencji. Jak budowa atomu przekłada się na wiązania chemiczne, przypominamy w przewodniku po budowie atomu i wiązaniach.

Dlaczego akurat obierki?

Kropki zbudowane są z węgla, a węgla w bioodpadach nie brakuje. „My próbujemy wykorzystać materiał, który przestał być komuś potrzebny, przetworzyć go i otrzymać z niego grafenowe kropki kwantowe” – powiedział dr Zawadzki w komunikacie przesłanym PAP. Według badaczy proces ma być także przyjazny dla środowiska: reakcja zachodzi w wodzie, co pozwala ograniczyć użycie szkodliwych odczynników.

Gdzie takie ogniwa miałyby działać?

Klasyczne panele krzemowe są sztywne i nieprzezroczyste, dlatego montuje się je głównie na dachach. Ogniwa z kropek mogłyby pokrywać elewacje i przeszklenia. „Wtedy energię produkuje nie tylko dach, ale znacznie większa część budynku” – zaznaczył dr Zawadzki.

Przy okazji warto przypomnieć, jak działa ogniwo fotowoltaiczne. Światło padające na materiał półprzewodnikowy przekazuje energię elektronom. Część z nich może wtedy swobodnie się poruszać, a odpowiednia budowa ogniwa kieruje je do elektrod, przez co płynie prąd. Ogniwo częściowo przezroczyste przepuszcza jednak część światła, więc z założenia zamienia na prąd mniej energii niż ogniwo, które pochłania prawie wszystko. To kompromis: mniej energii z metra kwadratowego w zamian za możliwość pokrycia powierzchni, na które zwykły panel się nie nadaje.

Zespół sprawdza też drugie zastosowanie: powłokę z nanomateriałem nakładaną na zwykłe panele. Według dotychczasowych wyników może ona zwiększać ilość wytwarzanej energii, zwłaszcza przy gorszej pogodzie. W przyszłości badacze chcieliby nakładać materiał jak farbę i tworzyć cienkie powłoki wytwarzające prąd, ale na razie to tylko koncepcja.

Kropki mają też właściwości antybakteryjne i antystatyczne. Razem z producentem mebli naukowcy dodali nanomateriał do farby i otrzymali powłokę bakteriobójczą.

Przezroczysta elektronika to zresztą szerszy trend w nauce o materiałach. Niedawno pisaliśmy o badaczach z IChF PAN, którzy przestawiali światłem ciekły kryształ na przezroczystej elektrodzie.

Ograniczenia

Na razie sprawność nowych ogniw jest około trzy–cztery razy niższa niż sprawność paneli krzemowych. Badacze argumentują, że przy dużej powierzchni elewacji i okien łączna ilość energii może być znacząca, ale to założenie wymaga sprawdzenia w praktyce. Zespół ma tylko niewielkie prototypy. Nie wiadomo jeszcze, czy materiał zachowa swoje właściwości na dużej powierzchni i po latach pracy. „W laboratorium łatwo zrobić fragment mniejszy od okna. Rynek potrzebuje jednak produktu, który będzie można rzeczywiście zamontować w budynku” – podkreślił dr Zawadzki. W komunikacie nie podano recenzowanej publikacji z wynikami pomiarów ogniw ani powłoki, dlatego liczby i efekty opisujemy wyłącznie za informacją zespołu.

Co dalej?

Projekt jest rozwijany w programie PRIME Fundacji na rzecz Nauki Polskiej, finansowanym z Funduszy Europejskich dla Nowoczesnej Gospodarki. W zespole są także Grzegorz Kawałek i prof. Łukasz Kaczmarek. Badacze przygotowują się do komercjalizacji i planują założyć spółkę, która zajmie się dalszym rozwojem technologii.

Źródła i daty

• PAP – Nauka w Polsce, „Fotowoltaika z obierków po warzywach i owocach”, 29.10.2026 – naukawpolsce.pl (cytaty dr. inż. Piotra Zawadzkiego za komunikatem przesłanym PAP).
• Ł. Kaczmarek, P. Zawadzki, M. Balik, P. Kosobudzki, A. Roslak, „Impact of Type and Degree of Defect on Selected Properties of Graphene Quantum Dots”, Molecules 30(17): 3521 – 28.08.2025 – doi:10.3390/molecules30173521 (wcześniejsza praca zespołu, otwarty dostęp).
• Afiliacja: Instytut Inżynierii Materiałowej, Politechnika Łódzka; finansowanie: program PRIME, Fundacja na rzecz Nauki Polskiej.

Zdjęcie wyróżniające: próbki grafenowych kropek kwantowych otrzymanych z węgla, świecące w świetle UV (laboratorium NETL, USA) – zdjęcie poglądowe, nie z Politechniki Łódzkiej. Fot. U.S. Department of Energy, domena publiczna, Wikimedia Commons; kadrowanie Biomist.