Materjali- ja keskkonnatehnoloogia instituudi doktorant Elizaveta Shmagina kaitseb 22. aprillil 2025 algusega kell 14:00 oma doktoritööd "Development of Silicon Oxynitride Nanocomposites with Single-Walled Carbon Nanotubes as Protective Coatings for Solar Cells" ("Üheseinaliste süsiniknanotorudega ränioksünitriidist nanokomposiitmaterjalide arendamine päikesepatareide kaitsekateteks"). Kaitsmine toimub Tallinna Tehnikaülikooli peamaja VI õppehoone ruumis U06-442 (Ehitajate tee 5).
Alternatiivsetele energiaallikatele ülemineku tähtsusest on räägitud pikka aega, kuid praegune olukord Euroopas näitab selget vajadust tõsisemate meetmete järele, mis on suunatud uute tehnoloogiate väljatöötamisele ja olemasolevate täiustamisele. Fotogalvaaniline päikeseenergia on üks võimalikest alternatiivenergiaallikatest.
Keskkonnategurid mõjutavad aga kriitiliselt päikesepatareide tööd ja eluiga. Samal ajal on standardse jäiga klaasikaitse kasutamine piiratud selle suure kaalu ja paindumatuse tõttu. Viimastel aastatel on klaasile võimalikuks alternatiiviks peetud peamiselt polümeeripõhiseid katteid. Kuid see muudatus ei ole lihtne, kuna sellised kapseldatud katted peavad vastama kõigile funktsionaalsetele ja kaitsenõuetele ning nende tootmistehnoloogia peab olema skaleeritav, töökindel, odav ja sobima madalate temperatuuridega.
Vedel eelkeraamiline polümeer perhüdropolüsilasaan (PHPS) omab suurt potentsiaali kaitsematerjali kandidaadina tänu oma võimele muutuda suhteliselt lihtsate ja
skaleeritavate tehnoloogiate abil klaasjateks SiOxNy kiledeks. Praegune tipptasemel teadus- ja arendustegevus soovitab PHPS-st saadud SiOxNy kilesid kasutada
kapseldajatena päikesepatareide ja mikroelektroonika jaoks. Need on sobilikud tänu oma dielektrilistele omadustele ning kaitsevõimekusele niiskuse, gaaside ja UV-kiirguse vastu, samuti tänu oma mittetoksilisusele, väga kõrgele termilisele ja keemilisele stabiilsusele ning kõrgele optilisele läbilaskvusele. Kuigi anorgaanilise olemuse tõttu on PHPS-st saadud kiledel kõrge mehaaniline kõvadus, puudub neil elastsus, mis mõjutab negatiivselt nende kasutamist painduvates tehnoloogiates. Selle probleemi võimalik lahendus on komposiitkilede tehnoloogia arendus, kuna erinevate täiteainete lisamine võimaldab parandada SiOxNy/täiteaine komposiitkihtide omadusi. Tänu oma silmapaistvatele mehaanilistele omadustele on süsinik-nanotorud (CNT) tõestanud end tugevdava täitematerjalina mitmesugustes maatriksites, sealhulgas polümeerides. Lisaks põhjustab CNT-de joondamine või orientatsioon maatriksmaterjalis katte omaduste anisotroopiat. Selliseid CNT-dega PHPS-st tuletatud kilede komposiite ei ole senini veel valmistatud ega uuritud.
Selle töö eesmärk oli välja töötada PHPS-ist tuletatud SiOxNy kaitsekatted, kombineerides neid orienteeritud nanokomposiitstruktuurides üheseinaliste CNT-dega.
Doktoritöö on avaldatud Tehnikaülikooli raamatukogu digikogus
Juhendaja dotsent Sergei Bereznev (TalTech)
Oponendid:
- vanemteadur Smagul Karazhanov (Energiatehnoloogia Instituut, Norra)
- professor Deniss Klauson (Tallinna Tehnikakõrgkool, Eesti)