Солнечные батареи по разработкам ученых Северо-Кавказского федерального университета (СКФУ) будут производить в Ставрополе по заказу крупного российского разработчика и производителя комплексных систем безопасности, спецтехники и беспилотных летательных аппаратов.
Инновация и импортозамещение: на этом основывается новая разработка ученых ставропольского вуза. В настоящее время группа исследователей работает над проектом "Разработка конструкции и технологии изготовления высокоэффективных солнечных элементов на базе установки газофазной эпитаксии". Руководит работой доктор технических наук директор научно-образовательного центра фотовольтаики и нанотехнологий вуза Игорь Сысоев.
Пик изготовления элементов для солнечных батарей пришелся на двухтысячные годы. Их изготавливали на кремниевых, а позже — на арсенид-галлиевых подложках. Последние хорошо зарекомендовали себя при работе в космическом пространстве. Теперь перед учеными федерального университета стоит задача — изготовить элементы для солнечных батарей на сапфировой подложке.
— Сапфир — это идеальный материал для солнечной батареи космического назначения. У него хорошая оптическая прозрачность в большом диапазоне длин волн — от ультрафиолета до инфракрасной области, плотность сапфира примерно в два раза ниже, чем у германия, и он более термостойкий, — рассказывает Игорь Сысоев. — Результаты экспериментального исследования влияния термического отжига на структуру, морфологию поверхности и оптические свойства тонких пленок нитрида алюминия на сапфире были описаны коллективом ученых федерального университета и опубликованы в научном журнале, посвященном последним достижениям в области физико-химического анализа микро- и наноразмерных объектов.
В настоящее время на территории России только два предприятия — в Московской области и в Краснодарском крае — производят солнечные батареи для космоса. Основная часть производственных мощностей находится за границей, поэтому производство солнечных батарей и на Ставрополье действительно может стать важным шагом в условиях санкций и импортозамещения. Запуск собственного производства снизит зависимость от иностранных поставок, что особенно актуально в условиях экономической нестабильности и внешних ограничений.
Идея ученых ставропольского вуза заключается в том, что попадающий на устройство солнечный свет будет проходить сразу через сапфировую подложку. Таким образом, элемент для будущей солнечной батареи будет, говоря простым языком, "вывернут наизнанку".
— Наша идея — разработать и изготовить технологическое оборудование для производства элементов для солнечных батарей на базе отечественных разработок. Это позволит удешевить производство в десятки раз, а предприятие получит не только сам конечный продукт, но и возможность самостоятельного изготовления, — отмечает Игорь Сысоев.
Сейчас в стенах вуза заканчивается обустройство технологической площадки и уже почти готова конструкция установки газофазной эпитаксии. Это — лабораторный экземпляр, на базе которого будет проработана технология и создана пилотная батарея. Получив опыт работы на лабораторной установке, разработчики в последующем смогут сделать опытный образец промышленной установки.
И если КПД полученного элемента солнечной батареи на сапфировой подложке будет превышать 30 %, то разработка ученых федерального университета будет достойным конкурентом на мировом рынке.
Разработка ведется в рамках стратегического проекта программы академического лидерства "Приоритет 2030", поддержанного Министерством науки и высшего образования России.
