Naftos ir dujų vartojimas didina atmosferos temperatūrą, kas sukelia globalius klimato pokyčius, šiandien mokslininkų įvardijamus klimato krize. Siekiant kovoti su šia problema, stengiamasi naudoti atsinaujinančius ir ekologiškus energijos šaltinius: vėjo, vandens ir saulės energiją.
„Vėjo ir vandens energiją riboja didelės sąnaudos ir priklausomybė nuo vietos, o saulės energija yra lanksti, efektyvi ir palyginti nebrangi. Tačiau šviesos šaltinių skleidžiamos šviesos ir pro langus patenkančios natūralios šviesos energija kasdien prarandama,“ – teigia Juozas Vidas Gražulevičius, KTU Cheminės technologijos fakulteto profesorius, Medžiagų chemijos mokslo grupės vadovas.
Pasak profesoriaus, tai galima išspręsti pasitelkiant naudojimui patalpose arba, kitaip sakant, vidaus naudojimui skirtus fotovoltinius elementus (angl. indoor photovoltaics), kurie generuoja elektrą net silpno apšvietimo sąlygomis.
Rinkoje – aiški niša efektyviems vidaus fotovoltiniams elementams
„Vidaus naudojimui skirti perovskitiniai fotovoltiniai elementai gali būti integruoti į įvairius prietaisus, tokius kaip mobilieji telefonai, žibintai ir kiti elektroniniai įrenginiai, ir gali generuoti elektrą esant dirbtiniam apšvietimui. Naudojant daiktų interneto technologijas, ši elektra gali būti naudojama efektyviai reguliuoti įrenginių veikimą ir optimizuoti energijos vartojimą,“ – teigia dr. Asta Dabulienė KTU Medžiagų chemijos mokslo grupės vyresnioji mokslo darbuotoja.
Sparčiai vystantis daiktų interneto technologijoms, vidaus naudojimui skirtų fotovoltinių elementų rinka labai išsiplėtė. Todėl didelio našumo, nebrangūs ir universalūs vidaus naudojimui skirti fotovoltiniai elementai yra raktas į šią rinkos spragą.
A.Dabulienė susintetino seriją naujų efektyviai teigiamus krūvininkus (skyles) pernešančių tiazol[5,4-d]tiazolo darinių skirtų vidaus perovskitiniams fotovoltiniams elementams. Pagrindinė jų sluoksnių funkcija yra selektyviai pernešti skyles (teigiamus krūvininkus), blokuojant elektronus (neigiamus krūvininkus). Ši selektyvi krūvininkų pernaša padidina bendrą įrenginio efektyvumą sumažindama rekombinacijos nuostolius.
„Idealus šiems tikslams skirtas skylinis puslaidininkis turi pasižymėti efektyvia teigiamų krūvininkų pernaša, geru energetinių lygmenų suderinimu su gretimų sluoksnių energetiniais lygmenimis“, – paaiškina A.Dabulienė.
KTU tyrėjos A.Dabulienės susintetintą tiazol[5,4-d]tiazolo darinį, turintį trifenilamino donorinį fragmentą, panaudojo Ming Chi technologijos universiteto (Taivanas) mokslininkai, sukurdami vidaus naudojimui skirtus perovskitinius fotovoltinius elementus.
Perovskitinio fotovoltinio elemento pagaminto panaudojant KTU sukurtą organinį puslaidininkį galios konversijos efektyvumas siekia 37,0 proc., esant 3000 K LED (1000 lx) apšvietimui. Atlikti tyrimai atskleidė didelį tiazol[5,4-d]tiazolo darinių potencialą didinanant perovskitinių fotovoltinių elementų efektyvumą.
Tarptautinės komandos darbo rezultatas
Pasiūlyta inovacija vidaus fotovoltiniams elementams – tarptautinės mokslininkų komandos darbo rezultatas. KTU Medžiagų chemijos mokslo grupės tyrėjai sukūrė ir susintetino teigiamus krūvininkus efektyviai pernešančius organinius puslaidininkius ir ištyrė jų savybes. Teorinius naujų junginių tyrimus atliko mokslininkai iš prestižinio King Abdullah mokslo ir technologijos universiteto (Saudo Arabija). Taivanio Ming Chi technologijos universiteto tyrėjai sukonstravo ir apibūdino vidaus naudojimui skirtus perovskitinius fotovoltinius elementus.
Pasak profesoriaus J.V.Gražulevičiaus, tarptautinis bendradarbiavimas padeda plėsti projektines veiklas: „Šiais metais Medžiagų chemijos mokslo grupės tyrėjai laimėjo keturis Europos Horizonto programos projektus. Gavome kolegų iš Jungtinės Karalystės bei Vokietijos kvietimą ruošti dar vieną paraišką.“
Profesorius pabrėžia, jog ir jo vadovaujamoje Medžiagų chemijos mokslo grupėje KTU dirba skirtingų šalių tyrėjai – iš Lietuvos, Ukrainos, Indijos, Pakistano, Armėnijos, Egipto, Nigerijos. Jo teigimu, darbas tarptautinėje komandoje gali būti labai naudingas, suteikiant įvairias perspektyvas ir inovatyvius sprendimus, tačiau reikia būti pasirengus spręsti komunikacijos, kultūrinius ir organizacinius iššūkius, siekiant užtikrinti efektyvų bendrų tikslų pasiekimą.
„Skirtingos kultūros ir patirtys padeda generuoti naujas idėjas ir inovatyvius sprendimus, kiekvienas komandos narys atneša unikalių žinių ir įgūdžių, kurie praturtina bendrą kompetencijų spektrą. Darbas su žmonėmis, kalbančiais skirtingomis kalbomis, leidžia pagerinti tarptautinę komunikaciją ir skatinti kalbinių įgūdžių tobulinimą, skirtingos darbo kultūros skatina didesnį lankstumą ir gebėjimą prisitaikyti prie įvairių situacijų“, – sako J.V.Gražulevičius, KTU Cheminės technologijos fakulteto profesorius.
