KTU išradimas „EXPO 2020“ parodoje Dubajuje: pristatytas saulės elementas, pelnęs Lietuvai pasaulinį rekordą

Spalio mėnesį prasidėjusi ir pusę metų truksianti pasaulinė „EXPO 2020“ paroda – dėl pandemijos organizuota metais vėliau – pritraukė milijonus lankytojų iš viso pasaulio. Tarp beveik 200 prisistatančių valstybių yra ir Lietuvos paviljonas, atspindintis tvarumo temą. Dubajuje vyksiančioje parodoje eksponuojamas KTU Chemijos fakulteto tyrėjų išradimas, kuris padėjo pasiekti pasaulinį tandeminių saulės elementų efektyvumo rekordą.

2018 m. pabaigoje grupė Kauno technologijos universiteto (KTU) chemikų susintetino medžiagą, kuri savaime persitvarko į molekulės storio sluoksnį, dar vadinamą monosluoksniu, lygiai padengiantį įvairius paviršius. Šią medžiagą Berlyno „Helmholtz-Zentrum“ instituto fizikai panaudojo konstruodami saulės elementą, kuris net 29,15 proc. krintančios šviesos paverčia elektros energija.

„Nors „EXPO 2020“ orientuota daugiau į plačiąją visuomenę, labai tikėtina, kad susidomėjimas mūsų moksline grupe, o tuo pačiu ir universitetu, dar labiau išaugs. Lietuvos paviljone eksponuojamas tandeminio silicio-perovskitinio saulės elemento, kuriame buvo panaudotos savitvarkės KTU sukurtos medžiagos, rekordinis našumas demonstruoja, kad mūsų šalyje yra kuriamos aplinką tausoti siekiančios ir pasaulį keisti galinčios technologijos“, – sako KTU profesorius Vytautas Getautis, vienas iš išradimo autorių, išradimą sukūrusios tyrimų grupės vadovas.

Vokietijos fizikų sukonstruoti tandeminiai silicio-perovskitiniai saulės elementai – kuriuose vienas iš sluoksnių yra  pagamintas iš KTU susintetintų organinių medžiagų, kurių gamyboje naudojamos pigios ir lengvai perdirbamos žaliavos.

„Tarptautinis pripažinimas yra labai svarbus tiek mūsų mokslinei grupei, tiek universitetui ir Lietuvai – tai jaučiame jau dabar. Publikacijai apie išradimą patekus į tokius prestižinius mokslo žurnalus, kaip „Science“ , „Energy & Environmental Science“, šiais metais mes sulaukėme net 6 pasiūlymų dalyvauti tarptautiniuose konsorciumuose, ruošiant projektines paraiškas „Europos Horizontas“ programai. Paprastai gaudavome 1-2 analogiškus pasiūlymus“, – pasakoja prof. V. Getautis.

KTU chemikų susintetintos medžiagos dabar jau komercializuotos ir laisvai prieinamos viso pasaulio mokslinių tyrimų grupėms ir įmonėms, o dalyvavimas šioje prestižinėje parodoje dar padidins išradimo matomumą.

Lietuvių išradimas padeda mažinti klimato kaitos padarinius

Saulės energijos technologijos ypač aktualios Viduriniųjų rytų šalims, tarp jų ir Jungtiniams Arabų Emyratams, kur ir vyksta paroda – ten daugiau saulėtų dienų lyginant su kitais regionais. Pasak KTU Nacionalinio inovacijų ir verslo centro (NIVC) vadovo Mindaugo Bulotos, saulės elementai leidžia gaminti elektros energiją ten kur ji reikalinga, kas prisideda ir prie transportavimo kaštų mažinimo.

„Elektros energija yra naudojama beveik kiekviename mūsų žingsnyje, todėl KTU chemikų išradimas yra universalus, galintis turėti globalų poveikį. Pereinant prie klimato kaitos padarinių mažinimo politikos, efektyvumas yra labai svarbus. Šiuo Lietuvos ir Vokietijos mokslininkų išradimu būtent to ir buvo pasiekta – lyginant su kitomis technologijomis, reikia mažiau medžiagų pagaminti tą patį elektros kiekį“, – sako M. Bulota.

Dubajuje vykstančios parodos „EXPO 2020” metu Lietuvos paviljone pristatytas Lietuvos ir Vokietijos mokslininkų išradimas – tandeminis saulės elementas, kuris elektros energiją paverčia 29,15 proc. krintančios šviesos. Berlyno „Helmholtz-Zentrum“ instituto fizikų grupės sukonstruoti tandeminiai saulės elementai sudaryti iš perovskitinio bei komercinio silicio saulės elementų.

Kontaktinius sluoksnius tarp šių dviejų struktūrų sudaro organinės molekulės, kurios išsidėsto į savitvarkius monosluoksnius. Molekules, kurios savitvarkos būdu suformuoja vienos molekulės storio fotoaktyvų sluoksnį, susintetino KTU tyrėjai. Lietuvos chemikų technologija leidžia padengti bet kokį paviršių, o esant būtinybei, net ir šiurkščius saulės elementų paviršius, pavyzdžiui, CIGS: vario-indžio-galio selenido.

Šis mokslinis sprendimas itin sumažino energijos gavybos išlaidas – KTU CTF mokslininkų pasiūlyti savitvarkiai organiniai puslaidininkiai yra nebrangūs. Jie saulės elemento elektrodą padengia plonyčiu, vos kelių nanometrų storio molekuliniu sluoksniu, todėl sunaudojamas labai nedidelis kiekis medžiagos. Pavyzdžiui, vienas gramas šio puslaidininkio gali padengti 1000 m² paviršiaus plotą. Tuo tarpu naudojant tradicinius metodus – tik kelis kvadratinius centimetrus.

Galimybė supažindinti su Lietuvos technologiniais pasiekimais

Šių metų „EXPO 2020” parodos pagrindinė tema – protų bendradarbiavimas ir ateities kūrimas. Tai atspindi potemės – tvarumas, mobilumas ir galimybės. Lietuvos paviljonas, pavadintas „Openarium“, pabrėžia tvarumo svarbą. Jis pagamintas iš medžio, paviljoną puošia tradiciniai etnografiniai motyvai. Pagrindė ekspozicijos mintis – atvirumas bei tikrumas, vaizduojant Lietuvą kaip augančią, darnią ir modernią valstybę. Jungtiniuose Arabų Emyratuose vyksianti ekspozicija tęsis iki 2022 m. kovo 31 dienos.

„Dalyvauti pasaulinėje parodoje, kurioje prisistato 192 šalys ir kurią, prognozuojama, aplankys 25 milijonai lankytojų, labai džiugus bei svarbus įvykis. Sportiniais terminais tai būtų galima palyginti su žaidimu Lietuvos nacionalinėje krepšinio rinktinėje pasaulio čempionate“, – juokauja KTU profesorius V. Getautis.

2020 metais tandeminių saulės elementų rekordas buvo užfiksuotas Fraunhoferio saulės energijos sistemų instituto „CalLab“. Šiandien išradimas yra saugomas tarptautinių patentų, o licencijas gaminti KTU laboratorijose susintetintas medžiagas įsigijo kelios pasaulinės kompanijos.

„Ši paroda – tai puiki galimybė pristatyti kuriamas technologijas visuomenei. Kadangi šiais metais paroda vyksta Jungtiniuose Arabų Emyratuose, todėl tai – puikus būdas didinti KTU ir Lietuvos žinomumą pasaulyje, pristatyti Lietuvą kaip aukštųjų technologijų šalį. Be abejo, tuo pačiu siekiame užmegzti kontaktus su tarptautinėmis įmonėmis, kurios ateityje bendradarbiautų su universitetu vystant šią bei kitas technologijas”, – sako KTU NIVC vadovas M. Bulota.