Labai naudingus saulės elementus išradusio KTU profesoriaus darbą priėmė žurnalas „Science“

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

Kauno technologijos universiteto profesorius (KTU) – ne vieno pripažinto išradimo autorius, kurių leidimus 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 rengti bei vykdyti bandymą“, – teigia V. Getautis.

Anot profesoriaus, darniai dirbantys komandos nariai gali vienas kitą suprasti iš trumpo pasisakymo 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 gaminį, 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 permainingas, pilnas iššūkių: per trejus metus reikėjo atlikti visus numatytus bandymus, parašyti disertaciją bei ją apginti. Tačiau tai dar labiau sustiprino mano pasirinkimą bei norą toliau eiti šiuo keliu.

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

– Naujų išradimų sumanymai gimsta gan įvairiai. Chemijoje kartais tai būna numatyto bandymo 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 sumanymai kyla vykdant tikslinius projektus. Pavyzdžiui, susitarime su Pietų Korėjos kompanija „Samsung Electronics“ buvo iškelta užduotis – reikiamas tarptautinių pripažinimo dokumentų skaičius. Teko studijuoti daug mokslinės literatūros, kad suvoktum, kas jau padaryta konkrečioje srityje.

Sumanymai kyla kalbantis su savo kolegomis mokslinės grupės mokymuose, moksliniuose susirinkimuose. Su savo doktorantais juokauju, kad iš kiekvieno mokslinio susirinkimo turi grįžti su nauju sumanymu. Jis nebūtinai taps išradimu, bet tikrai paskatins judėti link jo. Man labai gerai mintys susidėlioja bėgiojant, tad kartais išradimo sumanymas kyla ir stadione.

– Kiek vykdant mokslinius tyrimus jums svarbi komanda? Ko reikia, kad komandos veiklos būtų veiksmingos, 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 rengti bei vykdyti bandymą. Iš pradžių net cheminius indus teisingai išplauti be vyresnio kolegos pagalbos nebus lengva.

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

– Kartu su komanda jau ne vienerius metus dirbate, kad saulės energija taptų pigesnė ir veiksmingesnė. Bendradarbiaudami su Berlyno „Helmholtz-Zentrum“ mokslinių tyrimų instituto fizikais šiemet pasiekėte naują rodiklį – 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 veiksmingumo rodiklis pasaulyje. Šis saulės elementas konstruojamas derinant jau gerai rinkoje žinomą bei naujos kartos saulės elementų gavimo technologijas. Jame dvi dalys papildo viena kitą. Silicio elementas puikiai sugeria infraraudonąją elektromagnetinę spinduliuotę, tuo tarpu perovskitinis – regimąją. Galų gale gaunamas suminis veiksmingumas, kuris yra didesnis už atskiros dalies veiksmingumą.

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 saulės elementus išnaudojami jau esantys silicio saulės elementų gamybiniai pajėgumai, todėl verslui nereikės didelių papildomų investicijų.

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

– Mūsų sukurtus organinius puslaidininkius, įsigiję leidimą, pirmieji pardavinėjo 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 leidimą pardavinėti gaminį.

– 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, pernešantys 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 veiksmingesnių saulės elementų kūrimui.

– Esate minėjęs, kad perovskitiniai tandeminiai elementai – saulės energijos ateitis. Kodėl? Kokia apskritai saulės energijos paklausa?

– Saulės energijos paklausa didžiulė. 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 pardavinėjami silicio saulės elementai, kurių veiksmingumo ribos jau kaip ir pasiektos (18-20 proc.). Tuo tarpu tandeminiai elementai, kurie į rinką turėtų patekti kitų metų vasarą, savo veiksmingumu turėtų ženkliai juos lenkti (jų veiksmingumas turėtų būti apie 28 proc.).

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

– Aišku, malonu. Pats patekimas tarp trijų asmenų, pasiūlytų apdovanojimui 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 į prekybą įtrauktas prieš penkerius metus sukurtas puslaidininkis, 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 pasiūlytas LRT metų apdovanojimų „Metų atradimo“ kategorijoje.

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

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