Perovskitinius saulės elementus tobulinantis M. Mujahid – naujasis gamtos mokslų daktaras
Ką daryti, kad saulės elementai būtų labiau prieinami kiekvienam? Į tai atsakyti bando mokslininkai visame pasaulyje – o FTMC taip pat žengė žingsnį geresnio supratimo link.
Spalio 15 d. daktaro disertaciją apgynė fizikas Muhammad Mujahid. Jo darbo tema – „Trigubo katijoninio perovskito sluoksnio gamyba ir jų optoelektroninių savybių tyrimas tandeminiams saulės elementams“ (mokslinis vadovas: FTMC Elektroninių vyksmų laboratorijos mokslininkas prof. habil. dr. Steponas Ašmontas).
Sveikiname kolegą ir linkime naujų mokslo aukštumų!
Fizikas tyrinėjo, kaip iš saulės šviesos išgauti daugiau elektros energijos naudojant perovskitinius saulės elementus. Perovskitai – tai tam tikros kristalinės medžiagos, kurios, tikimasi, galėtų pakeisti saulės elementuose įprastą silicį ir saulės energiją padaryti pigesnę, efektyvesnę ir labiau pritaikomą kasdienybėje. Pavyzdžiui, perovskitus galima gaminati plonais sluoksniais net ant lanksčių paviršių – langų, drabužių ar kt.
Tačiau iki plataus perovskitų saulės elementų panaudojimo dar laukia nelengvas kelias – čia kyla iššūkių dėl tokių elementų stabilumo, atsparumo aplinkos poveikiui ir kitų svarbių detalių. Tad Muhammado darbo tikslas – prisidėti prie šių iššūkių sprendimo.
(Pexels.com nuotrauka)
Kalbant labai paprastai, pirmojoje dalyje fizikas parodė, kad kai į perovskitinis saulės elementas apšviečiamas labai trumpais lazerių blyksniais, tame elemente gimsta elektros įtampa, susidaranti iš dviejų dalių. Viena dalis atsiranda iš karto, nes lazerio šviesa trumpam įkaitina krūvininkus medžiagoje. Tuo metu kita dalis susidaro lėčiau – tai įprasta saulės energijos įtampa, kai šviesa sukuria elektronus ir skyles, iš kurių ir yra gaminama elektra.
Antrojoje dalyje M. Mujahid pademonstravo, kaip veikė jo sukurtas saulės elementas, sudarytas iš dviejų sluoksnių: viršuje – perovskitinis, pusiau permatoma elementas, o apačioje – silicio elementas. Abu jie kartu veikia kaip komanda: viršutinis pagauna dalį saulės šviesos, o praleista šviesa pasiekia apatinę, silicio, dalį.
Tokiu būdu visa sistema pagamina daugiau elektros ir pasiekia apie 26,6 proc. efektyvumo – o tai yra daugiau nei kiekviena iš tų celių pagamintų elektros atskirai. Pasak fiziko, tai rodo, kad kelių sluoksnių (tandeminiai) saulės elementai su perovskito sluoksniu gali būti daug geresni nei vieno sluoksnio ir padėti geriau išnaudoti saulės šviesą.
(Suprojektuotas trijų katijonų (teigiamą krūvį turinčių dalelių) perovskito / silicio tandeminis saulės elementas. Apačioje esantis silicio elementas yra pilkos spalvos. Iliustracija iš dr. Muhammado Mujahido daktaro disertacijos)
„Didesnis tokių saulės elementų efektyvumas mažina elektros kainą ir leidžia pagaminti daugiau energijos nuo riboto ploto – stogų, daugiabučių, gamyklų ar automobilių stoginių. Pusiau permatomi perovskitai leidžia lengviau integruoti saulės elementus į langus ir pastatų fasadus, paverčiant miesto pastatus tyliais energijos šaltiniais neprarandant natūralios šviesos – tai itin svarbu tankiai apgyvendintose teritorijose.
Tokie patobulinimai skatina mažina anglies dioksido išmetimus į atmosferą bei priklausomybę nuo importuojamo kuro ir kuria kvalifikuotas darbo vietas gamybos, montavimo bei priežiūros srityse. Naujausi pasauliniai tyrimai taip pat rodo, kad atsinaujinantys energijos šaltiniai didelio masto gamyboje jau lenkia iškastinį kurą kainos požiūriu, todėl ekonominė nauda dera su klimato ir sveikatos privalumais“, – sako naujasis gamtos mokslų daktaras.
Disertaciją (anglų k.) galite perskaityti paspaudę šią nuorodą
FTMC informacija