Naujienos ir renginiai

Naujienos

2023. 12. 22 -

Lietuviai ir estai sukūrė naują medžiagą, kuri gali pagerinti silicio saulės elementų veikimą

Dr. Rokas Kondrotas. Asmeninio archyvo nuotrauka
FTMC tyrėjų grupė kartu su partneriais iš Talino technologijos universiteto sukūrė naują medžiagą, kuri, tikimasi, pagerins silicio saulės elementų technologijas ir padidins bendrą jų efektyvumą.
 
Kylančios elektros kainos lėmė tai, kad sparčiai auga atsinaujinančios energetikos sektorius. Palaipsniui didėjant saulės elektrinių parkų skaičiui, siekiama padidinti saulės modulių efektyvumą – t. y., iš to paties ploto pagaminti kiek įmanoma daugiau energijos.
 
Šiuo metu mums įprasti ant stogų įmontuoti saulės elementai į elektros energiją gali paversti tik ketvirtadalį visos priimamos Saulės šviesos. Šiam rodikliui pagerinti bandoma sujungti skirtingas technologijas ir sukurti prietaisą, vadinamą daugiasandūriniu (angl. multijunction) saulės elementu. Teoriškai toks prietaisas yra žymiai efektyvesnis ir elektra gali paversti beveik pusę gaunamos Saulės šviesos – tačiau tokias technologijas sudėtingiau pagaminti, tam būtina ieškoti naujų medžiagų ir priemonių. Be to, tenka atsižvelgti ir į gamybos kainos bei tvarumo klausimus.
 
Tad čia savo atradimą siūlo lietuvių ir estų mokslininkai. Jų tyrimai sutelkti į puslaidininkius (elektronikoje dažnai naudojamus kristalus), kurių cheminė struktūra būdinga kristalinėms perovskitinėms medžiagoms – ABX3, tačiau vietoje deguonies ar halogenų (kaip jodas, brodas ir kt.) tyrinėjami junginiai, kuriuose X yra siera / selenas, o A ir B – gausiai paplitę ir netoksiški metalai. Naudodami kietafazės reakcijos metodą, mokslininkai pirmą kartą susintetino (pagamino) naują medžiagą – alavo cirkonio titano selenidą, arba Sn(Zr1−xTix)Se3. Komanda nustatė, kad šis junginys iš visų ABX3 variacijų yra perspektyviausias taikymui saulės elementuose.
 
 
(Dr. Rokas Kondrotas. FTMC Nuotrauka)
 
„Esant dabartinei geopolitinei situacijai Europoje ir turint omenyje aplinkosaugos problemas, svarbu, kad tiriamos naujos medžiagos, galimos atsinaujinančios energijos taikymui, būtų sudarytos iš gausiai gamtoje randamų elementų ir nebūtų kenksmingos“, – teigia pagrindinis tyrimo autorius, FTMC Medžiagų struktūrinės analizės skyriaus vadovas dr. Rokas Kondrotas.
 
Jo ir kolegų mokslinė grupė nustatė, kad cheminio elemento titano įvedimas, kurio didžiausia koncentracija siekė iki 44 proc., nepakeitė Sn(Zr1−xTix)Selydinio kristalinės struktūros, tačiau turėjo didelės įtakos optinėms ir elektrinėms medžiagos savybėms.
 
Kuo didesnė titano koncentracija buvo šioje medžiagoje, tuo labiau jos sugerties kraštas pasislinko į infraraudonojo spektro sritį. Ką tai reiškia? Toji šviesos sritis atsklinda į Žemę iš Saulės – tačiau įprastiniai silicio saulės elementai jos neabsorbuoja, t. y. nesugeria, taigi ir nepanaudoja elektros energijai pagaminti.
 
Tuo metu Sn(Zr1−xTix)Se3 puslaidininkiai, mokslininkų sukurti su didele titano koncentracija, gali absorbuoti infraraudonąją spinduliuotę ir paversti ją papildoma energija – šitaip padidindami bendrą silicio pagrindu veikiančio daugiasandūrinio saulės elemento efektyvumą. 
 
 
(Eksperimentai su naująja medžiaga. FTMC nuotrauka)
 
Be to, autoriai nustatė, kad titano įvedimas į Sn(Zr1−xTix)Se3 lydinius gerokai padidino sugerties koeficientą. Ši savybė yra labai svarbi, nes net labai plonyčio sluoksnio (20 kartų plonesnio už žmogaus plauką), pakanka, kad būtų sugeriama visa atsklindanti Saulės šviesa.
 
Minimas mokslininkų tyrimas yra pirmas žingsnis kuriant naujas tvarias medžiagas, daug žadančias daugiasandūrinių saulės elementų taikymui infraraudonųjų spindulių srityje. Kitas tyrėjų užsibrėžtas tikslas – Sn(Zr1−xTix)Se3 plonos plėvelės pagaminimas, kuris atvers kelią naujos kartos saulės elemento prototipo sukūrimui.  
 
Nuoroda į mokslinį straipsnį: „Band gap engineering by cationic substitution in Sn(Zr1−xTix)Se3 alloy for bottom sub-cell application in solar cells“ (autoriai: R. Kondrotas, V. Pakštas, M. Franckevičius, A. Suchodolskis, S. Tumėnas, V. Jašinskas, R. Juškėnas, A. Krotkus, K. Muska, M. Kauk-Kuusik), Journal of Materials Chemistry A, 2023, DOI: https://doi.org/10.1039/D3TA05550G.
 
Šį projektą finansavo Europos Sąjungos mokslinių tyrimų ir inovacijų programa „Horizontas 2020“ pagal Marie Sklodowskos-Curie dotacijos sutartį Nr. 895046 (projektas „Chalcogenide-perovskites for infrared photovoltaics [IRPV]“).
 
FTMC informacija
Susiję:
Untitled design - 2024-10-28T124025.524-ebcf45f8010fb1e38cf70bd403f27f20.png
2024. 10. 28 - Tarp kandidatų į LMA Jaunosios akademijos narius – trys FTMC atstovai Tai yra dr. Rokas Kondrotas, dr. Simonas Ramanavičius ir dr. Andrius Žemaitis.
Titas Klepeckas APROPOS-561732a669d0f65867dd52d00526407c.jpg
2024. 10. 07 - FTMC inžinierius T. Klepeckas – geriausio stendinio pranešimo APROPOS 19 konferencijoje autorius Jis tyrinėja organinius saulės elementus ir svarbiausią jų dalį – vadinamąjį aktyvųjį sluoksnį.
Matas Rudzikas mini-00a2150ac696cdebea263846a53e0296.jpg
2024. 05. 29 - Saulės elementams spalvas suteikiantis fizikas M. Rudzikas tapo gamtos mokslų daktaru Saulės elementai vis labiau pritaikomi ant pastatų – ir kyla poreikis, kad ši naudinga „dekoracija“ atrodytų estetiškai.
Jagminas_s-1f10004aa76c9ea8cc14d5d81486c422.jpg
2024. 02. 06 - FTMC chemikas dr. A. Jagminas – 2023 m. Lietuvos mokslo premijos laureatas! Jis įvertintas už darbų ciklą „Paklausių nanodarinių formavimo, charakterizavimo ir taikymų tyrimai (2007–2021)“.