სტუ-ის მეცნიერთა ჯგუფმა ახალი სახეობის საღებარით სენსიბილიზირებული მზის ელემენტი შეიმუშავა

„ჩვენს მიერ შემუშავებული მზის ელემენტის სიიაფის, ხანგამძლეობის, მედეგობის, ეკოლოგიური უსაფრთხოებისა და გამოყენების სიმარტივის გამო, საღებარით სენსიბილიზირებული ფოტონური თხევადკრისტალური მზის ელემენტის დამონტაჟება შესაძლებელია როგორც მჭიდროდ დასახლებულ ადგილებში, ისე ძნელად მისადგომ ლოკაციებზე. ამ ეტაპზე ვატარებთ ოპტიკური, თერმული, ელექტროოპტიკური და მზის ელემენტის შემადგენელი კომპონენტების კონცენტრაციული თანაფარდობების ოპტიმიზაციის ექსპერიმენტებს. უკვე შექმნილია სამუშაო პროტოტიპები და მიმდინარეობს მათი ფიზიკური პარამეტრების ოპტიმიზაცია, რათა მოხდეს მზის ან ხელოვნური სინათლის წყაროების მიერ გამოსხივებული სინათლის ინტენსივობების მაქსიმალურად გარდაქმნა ელექტროენერგიად”, – ამის შესახებ საქართველოს ტექნიკური უნივერსიტეტის ვლადიმერ ჭავჭანიძის სახელობის კიბერნეტიკის ინსტიტუტის მთავარი მეცნიერ-თანამშრომელი, გია პეტრიაშვილი აცხადებს. 

სტუ-ის ვლადიმერ ჭავჭანიძის სახელობის კიბერნეტიკის ინსტიტუტის მეცნიერთა ჯგუფმა, გია პეტრიაშვილის ხელმძღვანელობით, ახალი სახეობის საღებარით სენსიბილიზირებული ფოტონური თხევადკრისტალური მზის ელემენტი შეიმუშავა, რომლის ფართო წარმოებაში გამოყენება, როგორც გია პეტრიაშვილი აცხადებს, შეამცირებს ელექტროენერგიის გამომუშავების ტრიადული წყაროების წილს, რომლებიც, თავის მხრივ, იწვევენ გარემოს დაბინძურებას.

სტუ-ის მეცნიერის თქმით, ეს იქნება მნიშვნელოვანი წინგადადგმული ნაბიჯი უფრო მდგრადი და ხელმისაწვდომი მზის ენერგიის მომავლისკენ და ამდენად, სფეროში კვლევისა და განვითარების გაგრძელება სასიცოცხლოდ მნიშვნელოვანია ამ პერსპექტიული ტექნოლოგიების სრული პოტენციალის გამოსავლენად და სუფთა ენერგიაზე გადასვლის დასაჩქარებლად. 

„როდესაც ვსაუბრობთ ამ სისტემების ენერგეტიკულ ეფექტიანობასა და წარმადობაზე, ხაზგასმით უნდა აღვნიშნოთ, რომ არსებობს მზის მიერ გამოსხივებული ინტენსივობის ელექტრო ენერგიად გარდაქმნის რამდენიმე მეთოდი, და მათზე დაფუძნებული ხელსაწყოები. ყველაზე პერსპექტიულია მზის ელემენტები, ანუ ფოტოვოლტური უჯრედები, რომლებიც მზის ენერგიას გარდაქმნიან ელექტრო ენერგიად. ამათგან, ყველაზე გავრცელებულია სილიციუმზე დაფუძნებული მზის ელემენტები. თუმცა, მათ გააჩნიათ მთელი რიგი ნაკლოვანებები, როგორიცაა, ფოტომგრძნობიარე ფენის სისქე, დამზადების რთული ტექნოლოგია, სიძვირე და სინათლის ელექტროენერგიად გარდაქმნის ტემპერატურული დამოკიდებულება. კერძოდ, ტემპერატურის მატებასთან ერთად, მკვეთრად ეცემა სინათლის ელექტროენერგიად გარდაქმნის ეფექტურობა. ამჟამად შემუშავებულია, ან შემუშავების სტადიაზეა, მზის ელემენტები, რომლებიც გვიჩვენებენ სინათლის ელექტროენერგიად გარდაქმნის უფრო მაღალ ხარისხს, ვიდრე ტრადიციული სილიკონის ელემენტები. 

მთელ მსოფლიოში აქტიურად მიმდინარეობს ისეთი ახალი სახეობის მზის ელემენტების შემუშავება, რომლებიც დაფუძნებული არიან დამზადების მარტივ ტექნოლოგიაზე, ექნებათ სინათლის ელექტროენერგიად გარდაქმნის მაღალი კოეფიციენტი და არ ექნებათ ტემპერატურული დამოიდებულებები. ამ მხრივ ყველაზე პერსპექტიულ გარდამქმნელს წარმოადგენს საღებარით სენსიბილიზირებული მზის ელემენტი, რომლის პარამეტრების გასაუმჯობესებლად აქტიური კვლევები მიმდინარეობს. იგი შედგება ელექტროგამტარი მინის ზედაპირზე დაფენილი პლაზმონური ნანონაწილაკებისაგან, ორგანული ლუმინესცენციური საღებარებისაგან და გარკვეული სახეობის ელექტროლიტებისაგან. ექსპერიმენტების შედეგად დადგინდა რომ, ჩვენს მიერ შემუშავებული ახალი სახეობის საღებარით სენსიბილიზირებული მზის ელემენტის ეფექტურობა უფრო მაღალია, ვიდრე სილიციუმზე დაფუძნებული მზის ელემენტები. ამჟამად მიმდინარეობს ოპტიმიზაციის კვლევები, რათა კიდევ უფრო გაიზარდოს წარმოდგენილი მზის ელემენტის ოპტიკური და თერმოოპტიკური პარამეტრები”, – აცხადებს გია პეტრიაშვილი.

სტუ-ის მეცნიერის თქმით, საქართველოს განახლებადი ენერგიების მიმართულებით, უდიდესი პოტენციალი გააჩნია, რომელთა შორისაა ქარის და თერმული ენერგიები. თუმცა, მზის ენერგიას შეუძლია გადამწყვეტი როლი შეასრულოს სუფთა, განახლებადი და ენერგოდამოუკიდებელი სამყაროსკენ გადასვლის საქმეში. 

როგორც გია პეტრიაშვილი აცხადებს, დადგენილია, რომ დედამიწის ერთ კვადრატულ მეტრზე დასხივებული მზის ინტენსიობა დაახლოებით 1000 ვატის ტოლია. გამოსხივების ამ რაოდენობას კი გლობალურად, შეუძლია მოახდინოს 85000 ტერავატის გენერირება, მაშინ როდესაც ამჟამად მსოფლიოში მოხმარებული მთლიანი ენერგიის სიდიდე 15 ტერავატის ტოლია. 

„როგორც წესი, არსებულ მზის ელემენტებსა და სინათლის ელექტროოენერგიად გარდამქმნელებში ელექტროლიტებად გამოიყენება მჟავა/ტუტეზე დაფუძნებული ორგანული და არაორგანული სითხეები, თუმცა მათ გააჩნიათ მრავალი ნაკლოვანებები, როგორებიცაა, აქროლადობა, გარემოს დაბინძურება, გაჟონვის მაღალი ალბათობა და შედეგად, განსაკუთრებული იზოლირების საჭიროება. ასევე, პრობლემას წარმოადგენს ეფექტურობის ტემპერატურული დამოკიდებულებები. პირველად, ჩვენს მიერ შემოთავაზებულ მზის ელემენტში, ელექტროლიტად გამოყენებულია თხევადრისტალური ნივთიერება. თხევადკრისტალური ელექტროლიტის ჩანაცვლებით მკვეთრად უმჯობესდება საღებარით სენსიბილიზირებული ფოტონური თხევადკრისტალური მზის ელემენტის პარამეტრები. კერძოდ, თხევადი კრისტალი არის ეკოლოგიურად უსაფრთხო, იგი არ არის აქროლადი და არ საჭიროებს ღრმა იზოლაციას, ტემპერატურის მატებასთან ერთად იზრდება სინათლის ელექტროენერგიად გარდაქმნის ეფექტურობა, აქვს ექსპლოატაციის ხანგრძლივი ვადა, დამზადების ტექნოლოგია არის მარტივი და იაფი. ფოტონური კრისტალის მიერ სინათლის მრავალჯერადი შიდა არეკვლის შედეგად, მზის ელემენტის ეფექტურობა მნიშვნელოვნად იზრდება”, – აცხადებს გია პეტრიაშვილი.