Naujausi pasiekimai kuriant ir tobulinant Saulės elementus

Energetikų teigimu, didelę, o gal net didžiausią elektros energijos dalį galima pagaminti iš Saulės šviesos. Šiam tikslui pasiekti pirmiausia reikia patobulinti dabar naudojamus saulės elementus ir sukurti pigesnių, skirtingomis savybėmis pasižyminčių jų rūšių.

Jas kuriant mokslininkų dėmesys sutelktas į iš tirpalų formuojamus organinius ir hibridinius (perovskitinius), dar vadinamus trečiosios kartos, saulės elementus. Nors jų savybės vertinamos palankiai, dar daug reikia nuveikti gerinant jų našumą, stabilumą ir kuriant gamybos technologijas.

„Pirmieji organiniai saulės elementai buvo sukurti beveik prieš 20 metų. Per dešimtmetį pavyko pasiekti apie 10 proc. jų našumą, vėliau maždaug penkerius metus, kol buvo naudojami fulerenai – iš anglies atomų susidedantys molekuliniai rutuliai, vis nesisekė jo padidinti. Fulerenus pakeitus stambiomis organinėmis molekulėmis, pasiektas 14 proc., o tandeminiuose elementuose – 17 proc. našumas. Šie duomenys gauti laboratorijose, kad jie būtų pasiekti gamyklose, reikia toliau tobulinti gamybos technologijas“, – teigia Fizinių ir technologijos mokslų centro mokslininkas, Lietuvos mokslų akademijos tikrasis narys prof. Vidmantas Gulbinas.

Jis kartu su kolegomis dr. Andriumi Devižiu ir dr. Mariumi Franckevičiumi tiria organinių ir hibridinių saulės elementų medžiagas, jose vykstančius reiškinius, kad pagerintų saulės elementų savybes. Už reikšmingus šios srities pasiekimus šiam mokslininkų kolektyvui skirta 2018 metų Lietuvos mokslo premija.

Nėra paprasta saulės šviesą paversti elektros energija: medžiaga turi sugerti kuo daugiau fotonų, o sugerti fotonai – sukurti krūvininkus, kad šie kryptingai judėdami sukurtų elektros srovę. Organinėse medžiagose sugerti fotonai sukuria elektrono ir skylės poras – eksitonus, kurie išyra į laisvus krūvininkus – elektroną ir skylę. Jie turi gana greitai vienas nuo kito nutolti, kad nespėtų giminiškai rekombinuoti. Siekiant didesnio elementų našumo būtina optimizuoti visus šiuos procesus.

„Vos prieš kelerius metus pasirodę perovskitiniai saulės elementai pasižymi didesniu našumu nei organiniai. Jiems būdingos klasikinių puslaidininkių savybės – geriau sugeriama šviesa, krūvininkai atsiskiria savaime, todėl efektyvumas siekia 24 proc. Perovskitiniai, kaip ir organiniai, elementai dažniausiai formuojami iš tirpalų, retais atvejais – termiškai garinant, ir toks gamybos būdas yra palyginti nebrangus, – pasakoja prof. V. Gulbinas. – Tačiau šie elementai turi ir trūkumų. Pirmiausia, iš tirpalų suformuotos perovskitinės medžiagos yra nestabilios – susidūrusios su vandeniu, deguonimi jos greitai tirpsta, yra. Antra, jose yra švino, kuris yrant medžiagoms patenka į aplinką. Taigi, vienas mūsų uždavinių – nustatyti, suprasti ir pašalinti perovskitinių medžiagų nestabilumo priežastis.“

Dabar daugiausia naudojami silicio elementai yra našesni, tačiau organinių ir perovskitinių elementų gamyba bei instaliavimas kainuoja mažiau, o tai leidžia sumažinti Saulės energijos kainą. Be to, lankstūs ir su aplinka derantys vadinamieji trečiosios kartos elementai gali būti įvairiau taikomi. Juos galima pagaminti kaip pusiau skaidrią plėvelę ir ja padengti namų, biurų langus, taip pat panaudoti kituose architektūros sprendiniuose, įmontuoti ant transporto priemonių, mobiliųjų telefonų ar žmonių nešiojamų skrybėlių.

Prof. V. Gulbinas kartu su kolegomis sukūrė ir išplėtojo modernius optinius ir elektrinius tyrimo metodus, leidžiančius analizuoti ir valdyti bei optimizuoti organiniuose, perovskitiniuose saulės elementuose vykstančius procesus. Pavyzdžiui, pasiūlė optinį elektrinio lauko matavimo metodą. Jį taikydami tyrė įvairios cheminės sudėties medžiagas, jų prietaisus ir atskleidė elektronų bei skylių generacijos ir judėjimo ypatumus, gavo vertingos informacijos, kaip juos optimizuoti. Daugelis svarbių saulės elementų vyksmų itin greiti, todėl jiems tirti pasitelkti ultrasparčiosios spektroskopijos metodai, įskaitant leidžiančius stebėti iki šiol neištirtus vyksmus.

Pažanga tiriant saulės elementuose naudojamas medžiagas, kuriant pažangias jų gamybos technologijas itin sparti, su šiais procesais susijusius tyrimus atlieka daugelis pasaulio laboratorijų. Jei tempai nelėtės, prognozuojama, kad apie 2050-uosius maždaug pusė elektros energijos bus gaminama iš Saulės. Vis dėlto pasiekti šį tikslą nėra paprasta: reikės išspręsti ne tik elektros energijos generacijos, bet ir paskirstymo, saugojimo problemas, ypač aktualias tokiose šalyse kaip Lietuva, kur Saulė šviečia itin nepastoviai. Lietuvoje iš Saulės kol kas pagaminama tik apie 0,5 proc. visos sunaudojamos elektros energijos, tačiau ši dalis sparčiai didėja, gyventojai ir įmonės įsirenginėja saulės elektrines ant pastatų stogų.

• Esu mažos, iki 3 ha miško valdos savininkas. Ką turėčiau žinoti?
• Automobilio vairuotojo atsakomybė: kada keleivis privalo būti išlaipintas.
• Vasarai, kai atsivalgysite šaltibarščių: atgaivins agurkų šaltsriubė.
• Schema, kai tampate nusikaltėlių bendrininku: kaip atpažinti ir apsisaugoti.
• RRT: skaitmeninių sukčių metodams tobulėjant, esamų priemonių nebepakanka.
• Įminė mįslę, kaip nesutikti su vadovu ar aukštesnio statuso žmogumi?
• Kaip saugiai transportuoti televizorių, skalbimo mašiną ar šaldytuvą.
• 5 svarbiausi dokumentai, norintiems parduoti automobilį greičiau ir brangiau.
• Lietuvos radijo ir televizijos komisija patyrė kibernetinę ataką.
• Kokias didžiausias klaidas daro keliautojai: galite būti nepasiekiami.
• 7 finansiniai žmonių asmenybės tipai: pasitikrinkite, kuris esate jūs.
• Vilniaus TV bokšto rekonstrukcija: taurėje lankytojams atvertos naujos erdvės.
• Dirbtinio intelekto rinka 2030-aisiais: investuoti, reguliuoti ar bijoti?
• Vidaus vartojimas – Lietuvos ekonomikos augimo variklis.
• Ne tik varlių šlaunelės ir sraigės: 2 greiti ir pigūs prancūziški patiekalai.
• Kodėl įspėjamuosius pranešimus kartais gauna ne visi gyventojai?
• JAV atvėrė rinką Lietuvos oro bendrovėms.
• Kuo naudinga garso terapija?
• Koks turėtų būti seifo saugumo lygis?
• Ką veikti lietingais vakarais porai? 5 idėjos.
• Ką būtina žinoti apie vaistų nuo skausmo vartojimą? Didžiausios klaidos.
• Blokuojami 23 IP adresai, kuriais pasiekiama Kremliaus propaganda.
• Ženšenis: natūralus adaptogenas jūsų sveikatai.
• Lietuvos biudžetas nepasipildo milijonais už automobilių ridos klastojimą.
• IT Lietuvoje: trečdalis tėvų vis dar mano, kad tikslieji mokslai – berniukams.
• Ar galiu savo miške iškirsti sausuolius ir ko tam reikia?
• Ką daryti, kad turimas turtas nenuvertėtų: atkreipkite dėmesį į 4 žingsnius.
• Lietuvą sėkmingai pasiekė stiklinės stadijos europiniai unguriai.
• Paštu apsimetantys sukčiai masiškai atakuoja mobiliojo ryšio vartotojus.
• Ekonominiai ciklai: ar žinote, kaip jais pasinaudoti jūsų naudai?
• Pavasaris – vagišių darbymetis: neša kepsnines, net ir sunešiotus batus.
• Žvilgsnis į ateitį – „airBaltic“ išbandė „SpaceX“ internetą „Starlink“.
• Pensijos tolsta, darbuotojai sensta. Keisti požiūrį privalės ir darbdaviai.
• Žengsime į vasaros laiką − kodėl šis metas itin pavojingas vairuotojams?
• Seimas spręs, ar leisti gyventojams pasitraukti iš pensijų kaupimo.
• Daugiau nei ketvirtadalis vairuotojų vėluoja laiku atlikti techninę apžiūrą.
• Pasiūlymas internete lėmė prarastą laisvę: kaip atskirti verbavimą?
• Stalo žaidimai šeimai: linksmybės ir mokymosi derinys.
• Taip įdarytų kiaušinių dar neragavote: nustebinsite visą šeimą.
• Kaip keičiasi vairavimo įpročiai persėdus į elektromobilį?

Šio sąrašo naujienos detaliau

Daugiau ankstesnių naujienų:  1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  51  52  53  54  55  56  57  58  59  60  61  62  63  64  65  66  67  68  69  70  71  72  73  74  75  76  77  78  79  80  81  82  83  84  85  86  87  88  89  90  91  92  93  94  95  96  97  98  99  100  101  102  103  104  105  106  107  108  109  110  111  112  113  114  115  116  117  118  119  120  121  122  123  124  125  126  127  128  129  130  131  132  133  134  135  136  137  138  139  140  141  142  143  144  145  146  147  148