Перовскити - майбутнє сонячної енергетики
В Україні, на жаль, ще мало кому відоме ім'я Ольги Малінкевіч. Але ця польська науковиця на сьогоднішній день входить у список найкреативніших підприємців. У 2014 році її компанія «Saule Technologies» була визнана «стартапом року», а сама Ольга отримала з рук віце-президента Єврокомісії почесну нагороду «Photonics21». Справа в тому, що «Saule Technologies» займається розробкою низькотемпературних технологій виробництва гнучких фотоелектричних елементів на основі перовскитів. Перовскити - це мінерали, що володіють розташуванням атомів, аналогічним титанату кальцію. Головна їхня особливість - поглинання світла, завдяки чому існує можливість перетворення практично будь-якої поверхні в сонячну батарею. Перовскити можна наносити на стіни, вікна, дахи, лавки і інші поверхні, перетворюючи їх в альтернативне джерело енергії. Спочатку була публікація в престижному науковому журналі. Там Ольга Малінкевіч описала, як можна дешево і швидко створювати хімічні сполуки, так звані перовскити, щоб використовувати їх для виробництва сонячних панелей. Однак ця робота не принесла їй широкої популярності. «Це була чергова публікація в журналі, в якому було чимало хороших робіт», - згадує вона. Однак, коли в березні 2014 року Ольга Малінкевіч виграла конкурс «Photonics21», про неї заговорили. - Це було дуже серйозно. На з'їзді в Брюсселі премію вручала Нелі Крус, в той час заступник голови Єврокомісії. Були присутніми багато бізнесменів і журналістів, - розповідає Ольга Малінкевіч. Саме тоді світ дізнався про неї. Дізнався про її дослідження: про нову технологію виробництва сонячних панелей і перовскитів, тобто групи хімічних сполук, для яких загальною характеристикою є одна і та ж просторова структура атомів. Деякі з цих сполук легко поглинають світло і здатні перетворювати сонячну енергію в струм. Це був переломний момент. Телефони не вщухали, йшли нескінченні заявки від інвесторів і підприємців, так як в цьому конкурсі премії отримують дослідні роботи, що мають практичний потенціал - їх можна впроваджувати в промисловість. Посипалися пропозиції, її запрошували на роботу в Лос-Аламос в Сполучених Штатах і в Швейцарії, в лабораторію проф. Майкла Гретцеля, одного з найбільш шанованих експертів у галузі розробки сонячних батарей. У Валенсію, де в той час працювала Ольга Малінкевіч, приїхали також інвестори з Польщі. Вона вмовляла їх створити спільно з нею і її шефом, доктором Генек Болінеком, фірму, але з цього нічого не вийшло. Виявилося, що її шеф начисто позбавлений ділової хватки. Тому вони вирішили організувати фірму без нього. Їй вистачило трьох днів на збори, і після семи років перебування в Іспанії вона повернулася до Польщі. Це був серпень 2014 року. - Перовскити - це зовсім не новина, - пояснює Ольга. Вони були виявлені ще в 1838 році в мінералах, знайдених на Уралі. Через роки їх почали виробляти в лабораторіях. Ними зокрема зацікавилися експерти з IBM, і всього лише двадцять років тому вдалося розробити синтез одного з них, але не для того, щоб створити на його основі сонячні панелі. Вчені сподівалися, що перовскит вдасться використовувати в транзисторах і діодах. Їм хотіли замінити кремнієві процесори. Однак з цього нічого не вийшло. Тести показали, що перовскит нічим не краще кремнію, а крім того, кремній добре відомий, і його виробництво досить розвинене. Роботу над новим матеріалом закинули. І тільки коли кілька років тому закінчився термін патенту на виробництво перовскита, вчені з декількох центрів вирішили заново його досліджувати. Першим цим матеріалом зацікавився японський хімік Тсутому Міясака, який давно вже працював над різними сонячними панелями. Він застосував перовскит, але розчарувався. Продуктивність нових сонячних панелей була невисока, досягала всього 3%, що означає, що лише 3% з усієї перехопленої сонячної енергії вдавалося з його допомогою перетворити в електричну енергію. Це зовсім мало, так як вже сьогодні продуктивність сонячних панелей, вироблених на базі інших матеріалів, становить понад 30%. Гірше того, перовскит, який отримав японський дослідник, моментально піддавався розпаду. Так що вчений відмовився від подальших досліджень. Йшов 2009 рік. Матеріал цей напевно був би забутий, якби не д-р Генрі Снайт з Оксфордського університету. Йому прийшла в голову ідея дещо модифікувати виробництво перовскита. Він створив сонячні панелі з досить високою ефективністю. Вона склала 10%. «Такий результат він отримав одразу ж, при першій спробі. Це стало несподіванкою, так як до сих пір вченим вдавалося підвищити їх продуктивність на 1%, модифікуючи крок за кроком процес виробництва », - говорить Ольга. Незабаром д-р Снайт поліпшив синтез і отримав батарею з продуктивністю понад 10%. Його робота була опублікована в журналі «Science» в травні 2012 року. Про перовскит знову активно заговорили вчені. «Мене також почав інтригувати цей матеріал. Я поїхала в Севілью на лекцію д-ра Генрі Снайт. Лекція виявилася дуже цікавою. Я тоді подумала, що мені теж хотілося б попрацювати над його виробництвом », - каже Ольга. Однак в її невеликій лабораторії в Валенсії ніхто сонячними панелями не займався. Вона спробувала умовити шефа, д-ра Генек Болінека, почати дослідження перовскита. Її умовляння він почув лише через деякий час. Однак він вирішив використовувати для синтезу перовскита інший метод на відміну від того, що був використаний вченими з Оксфорда. Він запропонував метод випарювання. Цей метод заснований на нагріванні двох порошків до такої температури, щоб обидва порошку досягли газоподібного стану. Тоді без застосування розчинника обидві субстанції зв'язуються один з одним, і виникає нове з'єднання. «Я поставилася до цього як до звичайної задачі, яку треба вирішити, - згадує Ольга. - Був час канікул. Сина я відправила на місяць до бабусі в Польщу, а сама взялася за роботу ». Однак спочатку їй ніяк не вдавалася підвищити продуктивність перовскітовой батареї. Тоді вона вирішила змінити склад. Замість того, щоб мучитися з окисом титану, для нагрівання якого необхідна висока температура в 500С, Ольга вирішила використовувати органічні сполуки, з якими їй вже доводилося мати справу перш, і вона знала, як вони себе ведуть. Вийшло. «Але мене мучало сумління. Я не виконала доручення шефа. Я створила перовскитові сонячні панелі по-своєму », - згадує Ольга. Але все ж вона вирушила до шефа і відкрито зізналася, що змінила технологію. «І тільки він пояснив мені, що я зробила щось видатне», - говорить вона. Її метод дозволяє отримувати перовскити при набагато нижчій температурі, ніж раніше. Це означає, що їх виробництво стане дешевше. Вони швидко запатентували новий метод, а результат своєї роботи опублікували в престижному журналі «Nature Photonics». У Польщі Ольга працює дуже інтенсивно. Треба поспішати, так як кожен день створюється якийсь новий дослідницький центр, який займається перовскитами. «Це справжнє змагання», - додає Ольга. Виграє той, хто розробить дешевший і легкий метод виробництва високоефективних сонячних батарей з використанням перовскита. Ставка висока. Оскільки потреби в дешевій електроенергії - величезні. Кремнієві сонячні батареї, які виробляються сьогодні, хоча і досить результативні, але довго окупаються, тому такі великі надії покладають на перовскити. Нелегко перемогти в змаганні, хто перший запропонує ринку готовий продукт. Майже кожен місяць з'являється наукова робота, автори якої описують простий і дешевий метод отримання перовскита. Б'ються чергові рекорди ефективності. Однак поки у цих високоефективних перовскитових панелей є серйозні недоліки. У складі матеріалів знаходиться олово, що є шкідливим і для навколишнього середовища, і для здоров'я людини. А ще такі перовскіти легко піддаються розпаду. Так що їх не можна буде застосовувати на практиці. Ольга Малінкевіч намагається - як, втім, і інші вчені - поліпшити метод виробництва перовскита. «Щоб він був стабільним, більш довговічним і, може бути, став би при цьому більш ефективним», - пояснює вона. Той, який вдається створити сьогодні, виробляє струм протягом максимум тисячі годин. «Цього дуже мало, щоб покривати їм скла, термін служби яких розрахований на багато років, але, може бути, цього буде достатньо для наклейок, які забезпечать харчування для телефонів або ноутбуків. Адже вони служать нам якраз близько двох років », - додає Ольга Малінкевіч. Вона переконана, що дослідження перовскитів виправдають покладені на них надії.Оцініть новину: 