Polskie badania nad ogniwami słonecznymi

Polacy prowadzą badania nad nowymi ogniwami słonecznymi trzeciej generacji, które będą pracowały wydajniej niż ogniwa dostępne obecnie. Badania te prowadzi wiele ośrodków na świecie, popiera je również Unia Europejska, bo wpisują się w politykę ochrony klimatu. Naukowcy, którzy opracują wydajniejsze ogniwa, dołożą swoją cegiełkę do walki z globalnym ociepleniem.

O specyficznych materiałach przybliżających do tego celu opowiada w rozmowie z PAP dr Jacek Doskocz, stypendysta programu START Fundacji na rzecz Nauki Polskiej.

Nauka w Polsce: Do czego wykorzystuje się polimery elektroprzewodzące?

Dr Jacek Doskocz: Polimerami elektroprzewodzącymi zajmowałem się podczas doktoratu, gdzie do projektowania materiałów o pożądanych właściwościach wykorzystywałem najnowsze techniki modelowania molekularnego, a następnie je syntetyzowałem. Wprawy w syntezie tych materiałów nabrałem podczas wyjazdów do USA na uniwersytet w Gailneswille, do prof. Alana Katryckiego współpracującego z Politechniką Wrocławską i z prof. Jadwigą Sołoducho. Tam też poznałem najnowsze metody preparatyki chemicznej.

Polimer to związek organiczny, zaś polimer przewodzący posiada w swoim szkielecie sprzężony układ wiązań podwójnych. Można z niego wytworzyć cienkie warstwy przewodzące. Mają one zastosowanie w ogniwach słonecznych jako warstwa odbierająca ładunki dodatnie (po drugiej stronie jest szkło nieorganiczne ITO). Mogą mieć zastosowanie w tekstyliach, powodując, że materiały się nie elektryzują, w elektronice (drukowane obwody elektroniczne), optoelektronice (organiczne diody emitujące światło OLED), czujnikach.

NwP: Co, z tak szerokiej gamy zastosowań polimerów, jest przedmiotem pana pracy?

JD: Obecnie pracuję w Instytucie Niskich Temperatur PAN, gdzie zajmuję się ogniwami słonecznymi wykorzystując wiedzę i umiejętności, które posiadłem podczas realizacji doktoratu. Jestem chemikiem, a znalazłem się interdyscyplinarnym zespole fizyków pod kierunkiem prof. Wiesława Stręka. Pracujemy nad ogniwami słonecznymi trzeciej generacji - nie takimi, które oparte są na krzemie, ale tymi, gdzie na warstwie TiO2 nanoporowatego jest umieszczony polimer, a TiO2 jest umieszczony na szkle przewodzącym np. ITO. Taki układ wykorzystuje bardziej pasmo promieniowania słonecznego niż tradycyjne ogniwa krzemowe.

NwP: Czy popularne ogniwa nie są wystarczająco wydajne?

JD: Nie, ponieważ nie wykorzystują w pełni promieniowania, jakie daje nam słońce. Dlatego ważny wydaje mi się drugi kierunek moich badań - luminescencyjnych koncentratorów słonecznych (ang. Luminescent Solar Concentrator - LSC). Jest to taki materiał, który promieniowanie niewykorzystywane przez ogniwa słoneczne zamienia na długość fali, które wykorzystuje ogniwo. Ma również dodatkową zaletę że zmniejsza powierzchnię aktywną ogniwa. Przykładowo, jeżeli szyba jest zrobiona z takiego materiału, to wystarczy ogniwo umieścić na bokach szyby - w tym momencie zmniejsza się rozmiar samego ogniwa. W mojej pracy tworzę materiały nanokompozytowe na bazie PMMA (popularne pleksi) do tego wprowadzam nanoproszki i kropki kwantowe oraz związki organiczne, które polepszają proces konwersji, w którym jedna długość promieniowania przechodzi w drugą.

NwP: Czy wynikiem pracy Pana zespołu będzie technologia gotowa do wdrożenia?

JD: Mam nadzieję że tak. Nasze badania służą w praktyce uzyskaniu ogniwa i konwerterów, które można by było w innym projekcie, np. Inicjatywa Technologiczna, przystosować do skali technologicznej, a następnie wdrożyć. W swojej pracy skupiamy się na zastosowaniu, jest to o tyle ciężkie, że praktyczne rezultaty weryfikują wcześniejszą pracę, to trudniejszy kawałek nauki.

NwP: Czy wiele ośrodków na świecie prowadzi takie badania?

JD: Badań w tej dziedzinie nauki i techniki jest bardzo dużo, ponieważ są one promowane przez Unię Europejska. Gra polega na tym, kto zrobi wydajne i tańsze ogniwo. Ponieważ te rzeczy nie są jeszcze tak bardzo popularne, nie ma komercyjnego taniego zamiennika dla ogniwa krzemowego, wiele grup na świecie różnymi metodami próbuje taki zamiennik stworzyć.

NwP: Jakie są szanse Polaków w tym wyścigu?

JD: Mamy duże szanse, gdyby było inaczej, nie miałbym motywacji do pracy. Naszą siłą, przewagą, jest to, że mamy nieco inne pomysł, niż koledzy z zagranicy. Pomysłów jest bowiem wiele, a to, który jest najlepszy, zweryfikuje czas i praca. Nie mogę powiedzieć, czy osiągniemy sukces, ale ważne jest to, że podejmujemy wysiłek badawczy. A na pewno dołożymy cegiełki do gmachu nauki.

NwP: Pana działalność obejmuje również popularyzację nauki. Brał Pan udział w konkursie Popularyzator Nauki PAP i MNiSW...

JD: Dodatkowo swoje zainteresowanie inżynierią materiałową, a dokładnie nanotechnologią rozwijam prowadząc Fundację Wspierania Nanonauk i Nanotechnologii NANONET (www.nanonet.pl). Tam bardzo często mam do czynienia z nauką która wchodzi do przemysłu, stąd moje pozytywne nastawienie do nauki służącej bezpośrednio gospodarce i społeczeństwu.

źródło: www.naukawpolsce.pap.pl