Neorganiniai saulės elementai artėja prie praktinio pritaikymo: pavyko užtikrinti ilgaamžiškumą2025-10-14 09:19 Siekiant efektyvesnių ir pigesnių energijos sprendimų, visiškai neorganinių perovskitinių saulės elementų technologija laikoma viena perspektyviausių, tačiau iki šiol jos silpnoji vieta – stabilumas. Kauno technologijos universiteto (KTU) mokslininkai, bendradarbiaudami su tarptautiniais partneriais, pasiekė proveržį – jų išradimas leidžia elementams veikti kelis šimtus valandų aukštoje temperatūroje, pasiekiant vieną geriausių rezultatų tarp tokio tipo prietaisų, o efektyvumas prilygsta silicio saulės elementams. Tokie pasiekimai žymi svarbų žingsnį link naujos kartos saulės technologijų komercializacijos. Freepik nuotr. Minimos įmonės
Kauno technologijos universitetas (KTU), Atsinaujinančios energijos paieškos visame pasaulyje tampa vis svarbesnės kovojant su klimato kaita ir mažinant priklausomybę nuo iškastinio kuro. Saulės energija šioje srityje užima ypatingą vietą, todėl ieškoma naujų, lengvų technologinių sprendimų, pavyzdžiui, lanksčių įrenginių gamybos.
„Perovskitų saulės elementai yra viena sparčiausiai besivystančių saulės technologijų pasaulyje. Jie yra plonasluoksniai, todėl gali būti lankstūs, o svarbiausia – gaminami iš nebrangių medžiagų", – sako pranešime cituojamas KTU Chemijos fakulteto mokslininkas dr. Kasparas Rakštys.
Vis dėlto šių elementų plėtrą riboja pagrindinė problema – gan greita perovskito degradacija – efektyvumo ir medžiagos savybių blogėjimas, kintant atmosferos sąlygoms: drėgmei, temperatūrai ar slėgiui.
Pavyko tai, kas atrodė neįmanoma
Norint, kad perovskitų technologija taptų komerciškai patikima, būtina užtikrinti jos ilgaamžiškumą. Vienas svarbiausių metodų, leidžiančių sumažinti defektus ir apsaugoti paviršių nuo išorinių veiksnių, yra pasyvavimas. Tai – procesas, kurio metu perovskito paviršius tampa atsparesnis, todėl prailgėja prietaiso veikimas. „Pasyvuojant perovskito paviršius tampa chemiškai neaktyviu, taip pašalinant gamybos metu atsiradusius perovskitų defektus", – teigia KTU mokslininkas.
Dr. Kasparas Rakštys.
KTU nuotr.
Įprastuose hibridiniuose perovskituose ši strategija veikia itin gerai – plonas 2D sluoksnis ant 3D perovskito paviršiaus ne tik apsaugo medžiagą nuo drėgmės, bet ir pagerina efektyvumą bei ilgaamžiškumą. Tačiau su visiškai neorganiniais perovskitais, kurie susiduria su panašiais paviršiaus defektais ir fazės nestabilumu, tai iki šiol nebuvo pritaikyta, nes tradiciniai 2D amonio katijonai, kurie patikimai sudaro 2D sluoksnius hibridinėse sistemose, beveik nereaguoja su neorganiniu perovskitu dėl standžios neorganinės gardelės ir stiprios jonų sąveikos su švino jodido fragmentais, slopinant būtinus katijonų mainus 2D sluoksnio formavimuisi.
„Paprastai tariant, 2D sluoksniai neprilimpa prie neorganinio 3D perovskito, todėl paviršius lieka nepasyvuotas", – aiškina K. Rakštys.
Bendradarbiaudami su tarptautiniais partneriais, KTU mokslininkai ėmėsi šio iššūkio. Sprendimas rastas KTU laboratorijoje susintetinus perfluorintus 2D amonio katijonus. Fluoro atomai, būdami stipriai elektroneigiami, pritraukia elektronus bei sumažina amonio grupės elektronų tankį, taip susidarydami vandenilinius ryšius tarp amonio inkarinės grupės ir švino jodido fragmentų.
„Rezultatas – ant neorganinio perovskito paviršiaus susidarė stabilus 2D sluoksnis. Šį kartą 2D sluoksniai pagaliau prilipo, sudarydami tvirtas heterostruktūras, kurios išlieka stabilios net labai aukštoje temperatūroje", – pabrėžia K. Rakštys.
Šis pasiekimas ypač svarbus fundamentiniu lygmeniu. Iki šiol manyta, kad visiškai neorganiniuose perovskituose tokia struktūra sunkiai įmanoma. Tai, kad pavyko sukurti stabilias 2D/3D heterostruktūras, atveria naujas galimybes medžiagų chemijoje ir suteikia daugiau įrankių mokslininkams, ieškantiems patikimesnių saulės technologijų.
Perovskito kristalas.
Rob Lavinsky nuotr.
Tarptautinis pripažinimas – publikacija prestižiniame mokslo žurnale „Nature Energy“
Integravus šią pasyvavimo strategiją konstruojant saulės elementus, jie pasiekė vieną aukščiausių 21,6 proc. efektyvumą, o konstruojant perovskitų saulės mini modulius, kurių aktyvus plotas daugiau nei 300 kartų didesnis nei standartinių laboratorinėmis sąlygomis testuojamų perovskitų saulės elementų, šie mini moduliai pasiekė 19,8 proc. efektyvumą. Dar įspūdingesnis pasiekimas – stabilus veikimas daugiau nei 950 valandų esant 85 laipsnių Celsijaus temperatūrai bei nuolatiniam apšvietimui.
KTU eksperto teigimu, tai – vienas geriausių rezultatų užfiksuotų visiškai neorganinių perovskitų pagrindu veikiantiems prietaisams. „Nors saulės elementai realiomis veikimo sąlygomis tiek neįkaista, tokie standartizuoti stabilumo testai atliekami siekiant įvertinti jų ilgalaikį atsparumą, o toks aukštas stabilumas praktiškai atitinka komerciniams silicio elementams keliamus reikalavimus", – papildo jis.
Šis tyrimas atliktas daugiau nei 20 mokslininkų tarptautinėje komandoje ir publikuotas viename prestižiškiausių mokslo žurnalų „Nature Energy". Tai – ne tik technologinis proveržis, bet ir didelis Lietuvos mokslininkų darbo pripažinimas. Pasak dr. K. Rakščio, tokie pasiekimai rodo, kad naujos kartos saulės technologijos artėja prie realios komercializacijos.
Be technologinės naudos, ši sritis atveria plačias galimybes jauniesiems mokslininkams. Naujus katijonus, kurie tapo tyrimo pagrindu, savo baigiamojo darbo metu susintetino KTU magistrantė Raminta Skačkauskaitė. Tai rodo, kad mokslinėje grupėje į aukščiausio lygio mokslo projektus aktyviai įtraukiami ir jauniausi tyrėjai, o jų indėlis tampa neatsiejama proveržio dalimi. Inžinerinės sistemos2026-10-12 09:50 Elektromobilis garaže, šilumos siurblys vietoj katilo ar saulės elektrinė ant stogo gali iš esmės pakeisti namų elektros vartojimą, tačiau elektros planas dažnai lieka toks pat. Prieš šildymo sezoną verta iš naujo įvertinti, kiek elektros reikės, kuriuo metu ji bus vartojama ir ar dalį poreikio gali... 2026-10-08 06:57 Šildymo sezonas įsibėgėja, o kartu daugeliui gyventojų artėja ir didžiausios metų būsto sąskaitos. Tačiau Energetikos ministerija primena, kad už šilumą galima mokėti ne tik tada, kai ji intensyviausiai vartojama – pasirinkus dvinarę kainą, dalis išlaidų perkeliama į vasarą, o žiemos sąskaitos tampa... 2026-09-29 14:30 Šiandien interjero dizaine – nemažai paradoksalumo. Viena vertus, gyvename laikais, kai tendencijos keičiasi itin greitai, po kelerių metų užleisdamos vietą naujoms kryptims, kita vertus, vis dažniau kalbame apie tvarumą, ilgaamžiškumą ir atsakingą vartojimą. 2026-09-28 09:06 Saulės elektrinių galia Lietuvoje šiemet šoktelėjo dar 589 MW, tačiau energetikos plėtra kol kas aplenkia vieną didelę erdvę – daugiabučių stogus. Lietuvos energetikos agentūra atnaujino rekomendacijas, kurios gyventojams padeda susiorientuoti, kaip priimti sprendimą dėl bendros elektrinės, gauti pa... 2026-09-25 13:53 Šildymo sezonui besiruošiantiems gyventojams verta pasitikrinti ne tik kuro kainas, bet ir tai, kuo galima kūrenti savo krosnį ar katilą. Didžiuosiuose Lietuvos miestuose ir kurortuose nuo šių metų gegužės 1 d. draudžiama deginti akmens anglį, lignitą ir durpes, o už pažeidimus gyventojams gali būti... 2026-09-24 06:31 Elektros kaupimo rinkoje – pirmasis šiemet kainų posūkis žemyn: 15 kWh sistemos vidutiniškai atpigo iki 7 255 eurų, o didžiausio masto projektų talpa per metus išaugo daugiau nei dvigubai. Lietuvos energetikos agentūros (LEA) duomenys rodo, kad kaupimo rinka Lietuvoje ne tik pinga, bet ir sparčiai k... 2026-09-18 07:48 Šilumos siurblių rinkoje vartotojui tenka spręsti ne vien efektyvumo klausimą. Svarbi ir pradinė investicija, montavimo sudėtingumas, triukšmas, suderinamumas su esama šildymo sistema bei galimybė ateityje prijungti saulės elektrinę, kaupiklį ar elektromobilio įkrovimo stotelę. Į šiuos iššūkius „Vie... 2026-08-27 06:15 Biokuro kainos per metus išaugo beveik 60 proc., o ilgalaikiais sandoriais šilumos tiekėjai kol kas yra užsitikrinę tik apie penktadalį prognozuojamo sezono poreikio. Siekdama sumažinti kainų šuolio riziką šalčiausiais žiemos mėnesiais, Energetikos ministerija siūlo didinti biokuro pasiūlą. 2026-08-17 07:40 Šiuolaikinis verslas – prekybos centrai, biurų pastatai bei gamybos įmonės – susiduria su rimta dilema. Iš vienos pusės, griežtėjantys Europos Sąjungos klimato kaitos reikalavimai spaudžia atsisakyti tradicinių freoninių šaldymo agentų. Iš kitos pusės, reikalavimus atitinkančios ir pakankamos galios... 2026-08-13 07:36 Išvykstant atostogų verta pasirūpinti ne tik lagaminu, bet ir namuose liekančiais elektros prietaisais. Dalis jų elektros energiją vartoja net tada, kai nėra naudojami, o kai kuriuos įrenginius išjungti svarbu ir dėl saugumo. „Ignitis“ primena, ką prieš išvykstant verta atjungti nuo elektros tinklo. 2026-07-31 11:42 Karšti orai skatina gyventojus ieškoti būdų, kaip namuose palaikyti gaivesnį orą ir komfortišką mikroklimatą. Vienas dažniausiai pasirenkamų sprendimų – rekuperacinė sistema. Tačiau specialistai primena, kad rekuperatorius nėra kondicionierius: jis nekuria šalčio ir negali aktyviai sumažinti patalpų... 2026-07-29 10:03 Dar visai neseniai dušo zona buvo suvokiama vien tik kaip funkcinė vonios kambario dalis. Tačiau šiandien situacija pasikeitusi iš esmės – dušo zona tampa viena svarbiausių vonios kambario interjero dalių, kur susitinka estetika, komfortas ir kasdienis patogumas. Ekspertai paaiškina, kokie sprendima... 2026-07-23 08:28 Saulės elektrinių gamyba Lietuvoje sparčiai auga, tačiau kartu didėja ir elektros tinklų stabilumo iššūkiai – net trumpam saulę uždengęs debesis gali akimirksniu sumažinti generuojamą galią. Kauno technologijos universiteto (KTU) mokslininkai sukūrė dirbtiniu intelektu pagrįstą sistemą „ShadowSense“... 2026-07-15 08:00 Šiuolaikiniame būste komfortas neatsiejamas nuo kokybiško patalpų mikroklimato, tačiau užtikrinti jį vien tik standartiniu vėdinimu – nepakankama. Ieškantiems būdo suvaldyti namų orą visais metų laikais, KOMFOVENT RHP tampa praktišku, kompleksišku atsakymu. 2026-07-10 09:05 Net ir išvykus iš namų ar miegant elektros energijos vartojimas nesustoja. Nuolat veikiantys buitiniai prietaisai sudaro vadinamąjį foninį elektros suvartojimą, kuris ilgainiui gali turėti reikšmingą įtaką sąskaitoms. Išmanieji elektros skaitikliai ir detali vartojimo statistika leidžia gyventojams ... 2026-07-09 11:49 WC puodai su integruota apiplovimo arba bidė funkcija Baltijos šalyse jau nebėra tik prabangių interjerų sprendimas. Pastaraisiais metais šie gaminiai sparčiai populiarėja tiek tarp naujakurių, tiek tarp būstą renovuojančių žmonių. Augantis susidomėjimas rodo, kad keičiasi vartotojų požiūris į vonio... 2026-06-30 14:15 Išmanūs namai daugeliui vis dar asocijuojasi su nauja statyba, kapitaliniu remontu ir sprendimais, kuriuos būtina numatyti dar projektavimo stadijoje. Tačiau reali kasdienybė dažnai atrodo kitaip. Žmonės pirmiausia įsirengia namus, apsigyvena, susikuria jiems artimą aplinką ir tik po kurio laiko ima... 2026-06-30 08:26 Lietuvoje įsivyravę karščiai smarkiai padidino elektros energijos poreikį, o kartu – ir kainas biržoje. Jau šį vakarą gyventojai, pasirinkę su birža susietus elektros planus, už elektrą trumpam mokės beveik 90 ct/kWh. Ekspertai įspėja, kad vos per kelias valandas elektros kaina keisis kelis kartus, ... 2026-06-30 08:19 Saulės modulių kainos Lietuvoje po dvejus metus trukusio mažėjimo vėl pradėjo augti, tačiau gyventojams tai kol kas turi nedidelę įtaką. Lietuvos energetikos agentūros duomenimis, visos 10 kW galios saulės elektrinės įrengimo kaina per ketvirtį padidėjo vos 1 proc., o investicijų atsipirkimo laikas ... 2026-06-26 09:10 Šiomis dienomis Lietuvą pasieks daugiau kaip 30 laipsnių karščiai, todėl daugelyje namų visu pajėgumu veiks oro kondicionieriai. Tačiau, pasak „Elektrum Lietuva“ produktų vadovės Eglės Afanasjevos, būtent per karščius gyventojai dažniausiai daro klaidas, kurios ne tik nepadidina komforto, bet ir ger...
|