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.

• Tyrimas: maisto gaminimas virš žarijų leidžia neskubant pabūti drauge.
• „Dėl keliamos krizės valstybėje kaltas tik R. Karbauskis“.
• Prekes galėsime pasimatuoti, o vėliau – ir atsispausdinti 3D spausdintuvu?
• Birutės Mar „ANTIGONEI“ – net du apdovanojimai Ukrainoje.
• Vartotojas turi atidžiai deklaruoti suvartotą elektros energijos kiekį.
• Jungti technologijas ir estetiką vis dažniau imasi moterys.
• Dronai Lietuvoje: kaip užtikrinti skrydžių saugą.
• Geros ausinės išmaniajam telefonui: stilingos, galingos ar belaidės?
• Šuoliui į karjerą IT reikia mažiau nei metų.
• Ką būtina turėti pirmos pagalbos krepšyje vykstant į gamtą.
• 3 taupymo būdai nemokantiems taupyti.
• Automobilio paruošimas vasarai: kuo pasirūpinti, kad vėliau netektų nusivilti?
• Valstybė ėmėsi „eterio piratų“, perspėja apie galimas baudas ir jų klientams.
• Pasienio rajonuose su Lenkija: sparčiai mažėjanti mažmeninės prekybos apyvarta.
• Inžinerinių specialybių studentai – vieni geidžiamiausių darbuotojų.
• 5 nekalti triukai, padėsiantys atsispirti tingioms vasaros pagundoms.
• Rabarbarų sezonas įsibėgėjo: paklausa pasiekė piką.
• Šarūnas Marčiulionis renkasi Lietuvą.
• Darbo užmokesčio augimo keliai išsiskyrė privačiajame ir viešajame sektoriuose.
• Intymi moterų sveikata: vasarą pavojai tyko ir paplūdimyje.
• Europos mąstymo vingiai: ateityje – pražūtis ar pakilimas?
• Malonumas pirkti ir tobulos nuotraukos instagramui.
• LG OLED televizoriai su dirbtiniu intelektu - jau greit Lietuvoje.
• Kaip laiku atpažinti telefoninius virusus ir išvengti jų „malonės“?
• Naujausi pasiekimai kuriant ir tobulinant Saulės elementus.
• Saulės spinduliai gali pakenkti ne mažiau nei rūkymas.
• Maksimalus kaupimas pensijai – kas tai yra ir kodėl verta jį pasirinkti?
• Nuomonė: ar reikia pirkti būstą visam gyvenimui.
• Atmintinė, į ką atsižvelgti ir ko nepamiršti organizuojant laidotuves.
• Tyrimas: ko iš savo darbdavio tikisi lietuviai?
• Ar reikia mokėti už leistinąją naudoti galią, jei nevartojama elektros energija?
• Registrų centras bus perduodamas Ekonomikos ir inovacijų ministerijai.
• Mitai ir faktai: autonominiai automobiliai mūsų ateities keliuose.
• „AUTOKURTAS“ tampa oficialiu „FORD TRUCKS“ atstovu Lietuvoje.
• Kietasis „Brexitas“ gali patuštinti kišenes.
• Kaip tvarkoma jūsų darbo vieta: nuo ekologijos iki išmaniųjų programėlių.
• Po detalės keitimo Druskininkų keltuvas atnaujins darbą.
• Daugiau nei ketvirtadalis Lietuvos žmonių namų saugumą patiki šunims.
• Valstybinė ligonių kasa nupirko vakcinas nuo tymų.
• Kaip neišleidžiant daug pinigų suplanuoti įdomią kelionę?

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