Visame pasaulyje augant atsinaujinančios energijos šaltinių poreikiui, Lietuvos ir Vokietijos mokslininkų sukurtas naujas metodas leidžia saulės elementus gaminti pigiau. Taip yra dėl to, kad KTU chemikai sukūrė medžiagą, kurios molekulės pačios persitvarko į vienos molekulės storio plėvelę, lygiai padengiančią bet kokius paviršius.

„Saulės elementas yra kaip sumuštinis, kuriame kiekvienas sluoksnis atlieka savo funkciją, t.y. sugeria energiją, atskiria skyles nuo elektronų ir panašiai. Mes kuriame medžiagas, kurios geba suformuoti sluoksnį net ant nelygių paviršių, kas yra svarbu konstruojant tandeminius saulės elementus. Savitvarkės molekulės formuojasi ant bet kokio oksido paviršiaus“, – aiškina KTU Cheminės technologijos fakulteto (CTF) doktorantas Artiom Magomedov, vienas iš išradimo autorių, cituojamas KTU pranešime.

Savitvarkė medžiaga leidžia lengvai realizuoti labai efektyvius perovskitinius tandeminius saulės elementus.

Viena valanda saulės energijos – visos Žemės poreikiams patenkinti

Monosluoksnio formavimas saulės elementuose – pigus ir paprastas metodas. Panardinus elektrodą (pvz. indžio-alavo oksido) į sukurtos medžiagos praskiestą tirpalą, jos molekulės nusėda ant paviršiaus, tolygiai padengdamos jį visą 1-2 nm plonumo sluoksniu. Inovatyvios medžiagos molekulės yra sudarytos iš fotolaidaus karbazolo fragmento sujungto su fosforo rūgšties „inkarine“ grupe; jos gali suformuoti sluoksnį ant įvairių oksidų.

Mokslininkai aiškina, kad savitvarkių molekulių sluoksniu galima padengti net ir šiurkščius tandeminių saulės elementų paviršius. Šiandien šis perovskito ir silicio pagrindu sukurtas tandeminis saulės elementas jau pasiekė 29,15 proc. efektyvumą. Pasak ekspertų, tik laiko klausimas, kada bus peržengta 30 proc. efektyvumo riba.

„Perovskitiniai tandeminiai elementai yra saulės energijos ateitis. Jie efektyvesni už šiandien naudojamus monokristalinio silicio saulės elementus. Be to, galima panaudoti jau esančius silicio saulės elementų gamybinius pajėgumus “, – teigia KTU CTF profesorius Vytautas Getautis, tyrimo grupės vadovas.

Pasak A. Magomedov, saulės energijos, kuri per vieną valandą pasiekia Žemės paviršių, pakaktų metiniam visų pasaulio gyventojų elektros energijos poreikiui patenkinti.

„Saulės energijos potencialas yra didžiulis“, – teigia jaunasis mokslininkas. 

Pirmoji šio išradimo komercinimo licencija suteikta Japonijos bendrovei

Naudojant tradicines technologijas, 1 g silicio (Si) užtenka pagaminti tik porai kvadratinių centimetrų saulės elemento. Tačiau 1 g KTU tyrėjų susintetintos medžiagos galima padengti 1 000 kv. m paviršiaus. Be to, ši medžiaga yra gerokai pigesnė nei šiuo metu fotovoltiniuose elementuose naudojamos alternatyvos. 

KTU chemikų komanda jau porą metų tiria savitvarkių molekulių naudojimą saulės elementuose. KTU susintetinta medžiaga buvo panaudota veikiančio saulės elemento gamybai kartu su Berlyno „Helmholtz-Zentrum“ (HZB) mokslinių tyrimų instituto ir Fizinių ir technologijos mokslų centro fizikais.

„Pirmoji licencija gaminti šią KTU laboratorijose susintetintą medžiagą suteikta vienai Japonijos bendrovei, kuri pradėjo derybas dėl licencijos iš karto po išradimo patento paraiškos registravimo. Susidomėjimas šiuo produktu tikrai didelis. Sulaukėme ne vienos užklausos dėl šio išradimo licencijavimo galimybių ir šiuo metu vedame derybas dar su keliomis įmonėmis dėl šios medžiagos gaminimo licencijų. Džiugina, kad tai jau antrasis šios KTU mokslinės grupės sukurtas patentuotas išradimas, kuris licencijuojamas užsienio kompanijoms“, – teigia Greta Žėkienė, intelektinės nuosavybės valdymo projektų vadovė KTU Nacionaliniame inovacijų ir verslo centre (NIVC).

KTU NIVC veikiantis „vieno langelio“ principu yra tarpininkas tarp mokslo grupių ir verslo bei pramonės įmonių, užtikrinantis sklandų abipusį bendradarbiavimą.

Rinkoje jau pasirodė medžiagos, pavadintos 2PACz ir MeO-2PACz. Tai reiškia, kad ši inovatyvi technologija, kurioje naudojami savitvarkiai junginiai, rašoma Universiteto pranešime, bus tiriama geriausiose pasaulio laboratorijose, ieškant jai greitesnio kelio į komercinį pritaikymą.