Atsinaujinanti energetika tampa viena svarbiausių krypčių sprendžiant klimato kaitos iššūkius, o saulės energija – viena sparčiausiai augančių sričių. Vis dėlto siekiant dar didesnio efektyvumo, mokslininkai visame pasaulyje ieško naujų medžiagų, galinčių pagerinti saulės elementų veikimą. Prie tokių tyrimų prisideda ir KTU studentė Guostė Kaleininkaitė.
Nors su moksline veikla Kauno technologijos universiteto Cheminės technologijos fakulteto (KTU CTF) Taikomosios chemijos studentė susidūrė dar bakalauro studijų pradžioje, aktyviau į mokslinius tyrimus ji įsitraukė trečiame kurse, grįžusi iš dalinių studijų Pietų Korėjoje. Tuomet atsirado galimybė atlikti praktiką laboratorijoje ir anksčiau pradėti dirbti su baigiamuoju projektu.
Kuria junginius perovskitiniams saulės elementams
Guostės kelias į mokslinius tyrimus prasidėjo organinės sintezės laboratorijoje, kur ji kūrė potencialiai elektronams selektyvius junginius perovskitiniams saulės elementams. Tokios medžiagos gali būti naudojamos kaip tarpsluoksniai, padedantys efektyviau perduoti elektros krūvį ir sumažinti energijos nuostolius.
Savitvarkiai monosluoksniai (angl. self-assembling monolayers, SAM) šiuo metu sulaukia vis didesnio mokslininkų dėmesio, nes gali pagerinti bendrą perovskitinių saulės elementų veikimą. Nors skylėms selektyvūs SAM sluoksniai jau yra gana plačiai ištirti, elektronus pernešančių medžiagų tyrimų vis dar trūksta, todėl ši sritis laikoma perspektyvia.
Savo baigiamajame bakalauro projekte Guostė tyrė naujo chromoforo pritaikymo galimybes elektronus pernešančiame savitvarkiame monosluoksnyje. Tyrimo metu buvo ieškoma būdų, kaip sukurti efektyviai veikiančias medžiagas ir kartu supaprastinti jų sintezės procesą, kad ateityje jas būtų lengviau pritaikyti praktikoje.
„Norėjosi kuo anksčiau įgyti praktinės patirties laboratorijoje ir suprasti, kaip iš tikrųjų vyksta moksliniai tyrimai“, – pasakoja G. Kaleininkaitė.
Pasak jos, naujų junginių sintezė reikalauja daug kantrybės ir kruopštumo, tačiau būtent praktinis darbas padeda geriausiai suprasti kuriamų medžiagų veikimą. Pirmuosius rezultatus studentė pristatė konferencijose „Open Readings 2024“ ir „Chemija ir cheminė technologija 2024“, kurios paskatino toliau tęsti tyrimus šioje srityje.
Tyrimai plečiami tarptautinėje aplinkoje
Svarbiu žingsniu studentės tyrimų kelyje tapo stažuotė Upsalos universitete Švedijoje. Čia ji pritaikė KTU susintetintus junginius gamindama perovskitinius saulės elementus ir tirdama jų savybes realiomis laboratorinėmis sąlygomis.
Laboratorijoje Guostė dalyvavo visuose saulės elementų gamybos etapuose – nuo pagrindo paruošimo iki galutinio elemento suformavimo. Ant specialiai paruošto stiklo buvo formuojami funkciniai sluoksniai, užtikrinantys šviesos sugėrimą bei elektros krūvio pernašą, o galutiniame etape ant jų suformuojamas aukso elektrodas.
Pasak studentės, šis procesas reikalavo didelio tikslumo ir kruopštumo, nes net ir nedideli sluoksnių netolygumai gali turėti įtakos galutiniam saulės elemento efektyvumui. Vėliau pagaminti saulės elementai buvo testuojami vertinant jų veikimą ir efektyvumą. „Didžiausias įspūdis buvo galimybė savo sukurtas medžiagas pritaikyti realiuose įrenginiuose ir įvertinti jų veikimą“, – sako ji.
Tarptautinė patirtis tęsėsi ir konferencijoje „Hybrid and Organic Photovoltaics 2025“ Romoje, kur studentė pristatė savo tyrimus bei sulaukė grįžtamojo ryšio iš saulės energetikos srities ekspertų.
Nauja tyrimų kryptis tvarios chemijos link
Šiuo metu studentė yra išvykusi į Prahos chemijos ir technologijos universitetą, kur studijuoja ir atlieka tyrimus fotokatalizės srityje.Tyrimų metu ji nagrinėja flavinų grupės fotokatalizatorių pritaikymą oksidacijos reakcijose bei ieško efektyvių plastiko atliekų cheminio perdirbimo sprendimų.
Vienas pagrindinių tyrimų tikslų – polistireno oksidacija į benzoinę rūgštį, siekiant mažos vertės plastiko atliekas paversti didesnės pridėtinės vertės cheminiais junginiais. Nors ši sritis skiriasi nuo ankstesnių darbų perovskitinių saulės elementų tematikoje, ji leidžia gilinti žinias fotokatalizės, organinės sintezės ir tvarios chemijos srityse bei susipažinti su naujais tyrimų metodais.
Pasak jos, darbas skirtingose laboratorijose suteikia galimybę perimti naujus metodus ir pritaikyti juos savo tyrimuose. „Kiekvienas tyrėjas turi savo darbo metodiką, todėl tokios patirtys leidžia pažvelgti į tyrimus iš kitos perspektyvos ir rasti naujų sprendimų“, – teigia G. Kaleininkaitė.
