Rekordiškai efektyvius saulės elementus išradusio KTU profesoriaus Vytauto Getaučio darbą priėmė žurnalas „Science“: kartais naujų išradimų idėjos jam kyla ir bėgiojant stadione

KTU Cheminės technologijos fakulteto (CTF) profesorius Vytautas Getautis labiausiai žinomas už pasiektą pasaulinį saulės elementų efektyvumo rekordą – kartu su kitais mokslininkais sukurtas saulės elementas net 29,15 proc. krintančios šviesos paverčia elektros energija. Už šį pasiekimą V. Getautis šiemet ne tik nominuotas LRT metų apdovanojimų „Metų atradimo“ kategorijoje, bet jo išradimą priėmė ir bene žymiausias pasaulyje mokslinis žurnalas „Science“.

Kauno technologijos universiteto profesorius (KTU) – ne vieno patentuoto išradimo autorius, kurių licencijas yra įsigijusios įvairiose pasaulio šalyse veikiančios įmonės. Jis įsitikinęs, kad vykdant tokius mokslinius tyrimus ypatingai svarbi kartu dirbanti komanda ir kiekvieno grupės nario turima patirtis.

„Per trumpą laiką neįmanoma išmokti visų „virtuvės“ paslapčių. Čia panašiai kaip ir buityje – skanius pietus pasigaminti svetimoje virtuvėje užtruks. Reikia žinoti kas kur padėta, kokia tvarka organizuoti bei vykdyti eksperimentą“, – teigia V. Getautis.

Anot profesoriaus, darniai dirbantys komandos nariai gali vienas kitą suprasti iš trumpo komentaro ar net žvilgsnio. Be to, svarbu, kad kiekvienas į laboratoriją ateitų su užsidegimu ir noru siekti reikšmingų rezultatų – tuomet atlikti darbai leidžia didžiuotis pasiekimais.

– Kaip susidomėjote chemija? Nuo ko prasidėjo jūsų veiklos šioje srityje?

– Mokykloje vienodai gerai sekėsi visi dalykai, bet man labiau patiko tikslieji mokslai. Kai reikėjo rinktis aukštąją mokyklą, neturėjau abejonių, kad tai bus Kauno politechnikos institutas (dabar – Kauno technologijos universitetas). Pasirinkti Cheminės technologijos fakultetą paragino ten tuo metu studijavęs žemietis, su kuriuo Skaudvilės (Tauragės raj.) vidurinėje mokykloje kartu grojome orkestre. Tačiau giliau domėtis chemija paskatino pažintis su labai stipria asmenybe – šviesios atminties profesoriumi Stasiu Kutkevičiumi. Į jo vadovaujamą mokslinę grupę pirmame kurse mane atvedė profesoriaus dukra, su kuria mokėmės vienoje grupėje. Jis labai daug laiko skyrė „žaliam“ chemikui ir taip pamažu įtraukė į paslapčių kupiną mokslo pasaulį. Nuo to viskas ir prasidėjo.

– Kas telpa į žodį „chemija“? Kas jus joje žavi?

– Nėra nė vienos žmogaus veiklos srities, kurioje nevyktų cheminės reakcijos ar nebūtų taikomos jų rezultate sukurtos medžiagos. Tai viena iš mokslo sričių, kur atradimai seka vienas kitą praktiškai kiekvieną dieną. Būtent ta įvairovė, netikėtumai, galimybė gan greitai sukurti naują produktą, o kartais – visai net ne tą, kurio tikėjaisi – ir žavi.

– Kodėl pasirinkote būtent mokslininko kelią?

– Kadangi jau studijuodamas didžiąją laisvalaikio dalį praleidau mokslinėje laboratorijoje, baigus studijas nebuvo sunku apsispręsti dėl ateities – įstojau į aspirantūrą (dabartinės doktorantūros atitikmuo), kurią, vadovaujant prof. S. Kutkevičiui, sėkmingai baigiau. Šis laikotarpis buvo labai dinamiškas, pilnas iššūkių: per trejus metus reikėjo atlikti visus suplanuotus eksperimentus, parašyti disertaciją bei ją apginti. Tačiau tai dar labiau sustiprino mano pasirinkimą bei norą toliau eiti šiuo keliu.

– Esate ne vieno patentuoto išradimo autorius. Kaip gimsta idėjos naujų išradimų kūrimui? Kas šiame procese svarbiausia?

– Naujų išradimų idėjos gimsta gan įvairiai. Chemijoje kartais tai būna suplanuoto eksperimento netikėtas posūkis, kai gauni visai ne tą, ką tikėjaisi. Pavykus išsiaiškinti kas įvyko, pasirodo, kad tai dar niekur neaprašyta, nepaskelbta, o turi praktikinį pritaikymą.

Tačiau dažniausiai idėjos kyla vykdant tikslinius projektus. Pavyzdžiui, kontrakto su Pietų Korėjos kompanija „Samsung Electronics“ metu buvo iškelta užduotis – konkretus tarptautinių patentų skaičius. Teko studijuoti daug mokslinės literatūros, kad suvoktum, kas jau padaryta konkrečioje srityje.

Idėjos kyla diskutuojant su savo kolegomis mokslinės grupės seminaruose, konferencijose. Su savo doktorantais juokauju, kad iš kiekvienos konferencijos turi grįžti su nauja idėja. Ji nebūtinai taps išradimu, bet tikrai paskatins judėti link jo. Man labai gerai mintys susidėlioja bėgiojant, tad kartais išradimo idėja kyla ir stadione.

– Kiek vykdant mokslinius tyrimus jums svarbi komanda? Ko reikia, kad komandos veiklos būtų efektyvios, o atlikti darbai leistų didžiuotis pasiekimais?

– Vykdant mokslinius tyrimus yra labai svarbu darni komanda. Idealu, jeigu visi grupės nariai būna praėję panašų kelią į mano – t. y. jau nuo pirmų studijų metų pradeda tyrimus mokslinėje laboratorijoje. To reikia, nes šioje srityje neįmanoma per trumpą laikotarpį išmokti visų „virtuvės“ paslapčių. Čia panašiai kaip ir buityje – skanius pietus pasigaminti svetimoje virtuvėje užtruks. Reikia žinoti kas kur padėta, kokia tvarka organizuoti bei vykdyti eksperimentą. Iš pradžių net cheminius indus teisingai išplauti be vyresnio kolegos pagalbos nebus lengva.

Tuo tarpu susidirbę kolegos gali vienas kitą suprasti iš trumpo komentaro ar net žvilgsnio. Komandos vadovas turi gerai pažinti kiekvieną savo grupės narį, paskirti užduotis taip, kad jos atitiktų kiekvieno kvalifikaciją. Tačiau svarbiausia jaunąjį tyrėją sudominti, kad darbas netaptų rutina. Reikia siekti, kad kiekvienas į laboratoriją eitų su noru. Tada komandos veiklos bus efektyvios, o atlikti darbai leis džiaugtis rezultatais.

– Kartu su komanda jau ne vienerius metus dirbate, kad saulės energija taptų pigesnė ir efektyvesnė. Bendradarbiaudami su Berlyno „Helmholtz-Zentrum“ mokslinių tyrimų instituto fizikais šiemet pasiekėte rekordą – jūsų sukurtas saulės elementas elektros energija paverčia 29,15 proc. krintančios šviesos. Kuo šis pasiekimas reikšmingas?

– Visų pirma, tai aukščiausias tandeminio silicio bei perovskito saulės elemento efektyvumo rodiklis pasaulyje. Šis saulės elementas konstruojamas derinant jau gerai rinkoje žinomą bei naujos kartos saulės elementų gavimo technologijas. Jame dvi komponentės papildo viena kitą. Silicio elementas puikiai absorbuoja infraraudonąją elektromagnetinę spinduliuotę, tuo tarpu perovskitinis – regimąją. Galų gale gaunamas suminis efektyvumas, kuris yra didesnis už atskiros komponentės efektyvumą.

Mūsų pasiūlyti savitvarkiai organiniai puslaidininkiai yra nebrangūs. Jie saulės elemento elektrodą padengia plonyčiu, vos kelių nanometrų storio molekuliniu sluoksniu, todėl sunaudojamas labai nedidelis kiekis medžiagos. Paskaičiavome, kad su 1 g šio puslaidininkiu galima padengti 1000 m² paviršiaus plotą. Dar labai svarbu, kad kuriant silicio-perovskito tandeminius saulės elementus išnaudojami jau esantys silicio saulės elementų gamybiniai pajėgumai, todėl verslui nereikės didelių papildomų investicijų.

– Pirmąją šio išradimo licenciją įsigijo Japonijos bendrovė „Tokyo Chemical Industry Co. Ltd.“. Ar yra dar susidomėjusių jūsų išradimu?

– Mūsų sukurtus organinius puslaidininkius, įsigiję patento licenciją, pirmieji komercializavo japonai. Tačiau šių junginių paklausa jau pirmaisiais metais buvo tokia didelė, kad jais susidomėjo ir švedų kompanija „Dyenamo AB“. Kurį laiką vyko derybos, kurioms sėkmingai vadovavo KTU Nacionalinio inovacijų ir verslo centro Intelektinės nuosavybės valdymo projektų vadovė Greta Žėkienė. Šiomis dienomis mus pasiekė žinia, kad „Dyenamo“ nupirko mūsų patento licenciją.

– Kokia linkme toliau vykdote mokslinius tyrimus, susijusius su saulės elementais? Kokius tikslus sau keliate?

– Iki šiol didesnį dėmesį skyrėme p-tipo organiniams puslaidininkiams. Būtent su tokio tipo savitvarkėmis molekulėmis buvo pasiekti minėti rezultatai. Saulės elemente tarp elektrodų yra eilė sluoksnių, atliekančių skirtingas funkcijas. Tad be p-tipo puslaidininkių reikalingi ir n-tipo, transportuojantys elektronus. Todėl mūsų tikslas sukurti ir n-tipo savitvarkius organinius puslaidininkius, kurie leistų atsisakyti tradicinių sluoksnių gavimo technologijų ir kartu su jau atrastais p-tipo puslaidininkiais būtų panaudoti dar efektyvesnių saulės elementų konstravimui.

– Esate minėjęs, kad perovskitiniai tandeminiai elementai – saulės energijos ateitis. Kodėl? Koks apskritai saulės energijos potencialas?

– Saulės energijos potencialas didžiulis. Iš atsinaujinančių energijos šaltinių Saulė pasižymi didžiausia energija. Per valandą Žemės paviršių pasiekianti energija prilygsta metiniam žmonijos poreikiui. Tačiau būtent Saulės energija dar mažiausiai išnaudojama šiems poreikiams, lyginant su kitais atsinaujinančiais energijos šaltiniais.

Tiesa, šioje srityje sparčiausiai vystomos technologijos. Tai puikiai jaučiama ir Lietuvoje, taip pat ir mūsų universitete. Užtenka paminėti neseniai ant KTU Elektros ir elektronikos fakulteto stogo 5,5 tūkst. kvadratinių metrų plotą užimančios saulės energijos baterijų parko atsiradimą. Čia sumontuoti jau seniai komercializuoti silicio saulės elementai, kurių efektyvumo ribos jau kaip ir pasiektos (18-20 proc.). Tuo tarpu tandeminiai elementai, kurie į rinką turėtų patekti kitų metų vasarą, savo efektyvumu turėtų ženkliai juos lenkti (jų efektyvumas turėtų būti apie 28 proc.).

– Būtent už pasiektą pasaulinį saulės elementų efektyvumo rekordą, panaudojant savitvarkes organines molekules, šiais metais esate nominuotas LRT metų apdovanojimų „Metų atradimo“ kategorijoje. Ar jums svarbus toks įvertinimas?

– Aišku, malonu. Pats patekimas tarp trijų nominantų jau yra mūsų visos komandos tyrimų rezultatų pripažinimas. Kartu tai parodo, kad KTU vykdomi aukšto lygio moksliniai tyrimai. Be to, tai puiki „žaliosios“ energijos reklama.

– Koks asmeniškai jūsų pasiekimas chemijos srityje jums atrodo didžiausias?

– Asmeniškai pats brangiausias man yra pirmasis išradimas, kurio nuosavybės teises kartu su Lozanos federaliniu politechnikos universitetu turi KTU. Tai pirmasis mūsų mokslinėje grupėje sėkmingai komercializuotas prieš penkerius metus sukurtas puslaidininkis kodiniu pavadinimu V-886. Iki tol daugelio mūsų išradimų savininkais buvo gerai žinomos užsienio kompanijos, tokios kaip „Samsung Electronics“ (P. Korėja), „Imation“ (JAV), BASF SE (Vokietija), „Trinamix“ (Vokietija), kur tyrimai buvo atliekami šių kompanijų užsakymu. O pats reikšmingiausias mūsų grupės pasiekimas – tai pastarasis, kuris nominuotas LRT metų apdovanojimų „Metų atradimo“ kategorijoje.

– KTU mokslininkų straipsnį, tarp kurio autorių – jūs, Artiom Magomedov, Tadas Malinauskas ir Ernestas Kasparavičius, priėmė pasaulyje gerai žinomas mokslo žurnalas „Science“. Koks straipsnis jame bus publikuotas? Kuo reikšmingas toks pasiekimas?

– Jau gavome patvirtinimą, kad straipsnis, kuriame skelbiamas tandeminės saulės elemento efektyvumo rekordas, priimtas į žurnalą „Science“. Išsiuntėme redakcijai paskutinius pataisymus (angl. proofs), o tai reiškia, kad straipsnio priėmimo procedūra sėkmingai baigta. Žinome ir preliminarią žurnalo „Science“ numerio, kuriame bus publikuotas straipsnis, pasirodymo datą – tai gruodžio 4 d. Mums šis įvykis gal net reikšmingesnis už išradimo pripažinimą patentu ar licencijos pardavimą, nes kiekvieno mokslininko svajonė ir siekiamybė paskelbti savo mokslinių tyrimo rezultatus šiame prestižiniame žurnale.