Tulevik on värkvõrguseadmete päralt. Juba praegu koguvad nutiseadmed usinalt infot nii meie endi kui ka meid ümbritseva kohta. Näiteks on meil nutikellad ja sõrmused, mis mõõdavad inimese kehalist aktiivsust, kehatemperatuuri ja pulssi või kasutame nutisensoreid, mis mõõdavad näiteks toatemperatuuri ja niiskust.

Andmeid kogudes ja töödeldes ning omavahel jagades moodustavadki nutiseadmed asjade interneti ehk värkvõrgu. Selle juhtmevabad nutisensorid põhinevad raadiosagedustuvastus-tehnoloogial, kus aku või patarei annab energiat anduri mõõtetööks, kiibi andmetöötluseks ja raadioantenni signaali võimendamiseks, et suurendada väljaantava signaali lugemiskaugust.

Ometi vajab teatud aja tagant aku laadimist või patarei vahendamist. See aga takistab juhtmevaba värkvõrgu sensori pikaajalist katkematut andmeseiret. Enamgi veel, see muudab tulevikus miljonite värkvõrgu sensorite hooldamise kaunis tülikaks. Seetõttu võiks nutisensorites toitallikatena kasutada hoopis minu doktoritöös arendatavaid õhukesekilelisi päikesepatareisid, mis töötavad oluliselt kauem hooldust vajamata.

Meie labori päikesepatareid ei põhine tavapärasel ränil, vaid antimonseleniidi õhukesel kihil. Antimonseleniid on ühendina niivõrd hea päikesevalguse neelduvusega, et selle kasutamiseks valgust neelava kihina päikesepatareis piisab juba imeõhukesest mõne mikroni paksusest materjalikihist, mis on kümneid kordi õhem inimese juuksekarvast.

Seejuures aurustub antimonseleniid juba madalal temperatuuril ja me saame seda valmistada väga lihtsa ja kulutõhusa sublimatsiooni meetodiga. Tahke antimonseleniidi pulber sublimeerub kuumutamise käigus auruks, mis kandub edasi jahedama aluse pinnale, kus see kondenseerubki tahkeks materjalikihiks. Sellist füüsikalist nähtust näeme näiteks vannitoas, kus kuum veeaur kondenseerub jahedamal peeglipinnal.

Selline sublimatsioonimeetod võimaldab muu hulgas valmistada päikesepatareisid painduvatele alustele. Omakorda tähendab see seda, et me saame kasutada nutisensoreid kohtades, kus me seda praegu teha ei saa. Näiteks inimese nahale kinnituvas plaastrilaadses bioelektroonilises sensoris, mis mõõdab laktaadi sisaldust tema veres.

Minu antimonseleniidi päikesepatarei kõrgeim efektiivsus elektritootmisel peale langevast valgusest on praegu kuus protsenti. Peale selle, et neid on juba praegu odav valmistada, toodavad need nii päikese- kui ka toavalgusest piisavalt elektrit, et nutisensorit töös hoida.

Robert Krautmann on Tallinna tehnikaülikooli materjalitehnoloogia doktorant. Materjaliteadust Tartu Ülikooli läks Krautmann õppima huviga rohetehnoloogiate vastu. Praegu arendab ta oma doktoritöös uudsetel materjalidel põhinevaid päikesepatareisid, mida on odav toota ja mis leiaksid laiemat rakendust. Päikeseenergeetika õpingute jooksul on Krautmann täiendanud ennast valgusküllases Singapuris ja tööstuslikus Saksamaal.