В СКФУ разрабатывают оборудование для производства солнечных батарей

Солнечные батареи по разработкам учёных 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 учёных СКФУ. 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 СКФУ Игорь Сысоев.

Пик изготовления элементов для солнечных батарей пришелся на двухтысячные годы. Их изготавливали на кремниевых, а позже – на арсенид-галиевых подложках. Последние хорошо зарекомендовали себя при работе в космическом пространстве. Теперь перед учёными 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 учёных федерального университета и опубликованы в научном журнале, посвящённом 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 учёных СКФУ 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 СКФУ 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 Северо-Кавказского 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.

Ссылки:

https://physchemaspects.ru/2020/doi-10-26456-pcascnn-2020-12-591/ – Влияние термического отжига на структуру и оптические свойства тонких пленок нитрида алюминия на сапфире.