Новая технология покрытия для солнечных батарей получила поддержку "УМНИКА"

Стали известны победители федеральной программы по выявлению и поддержке молодых ученых, стремящихся к самореализации через инновационную деятельность, «УМНИК». Среди лауреатов программы - 10 молодых ученых Самарского университета. Один из победителей - представитель физического факультета, студент 4 курса Иван Шишкин.

Иван Шишкин разрабатывает новую технологию создания элементов для солнечных батарей с использованием кремния. Солнечная батарея представляет собой объединение фотоэлектрических преобразователей (ФЭП), которые преобразуют энергию Солнца в постоянный электрический ток. При этом солнечные батареи - практически безальтернативный источник энергии для космических аппаратов. В космической промышленности к ним предъявляются высокие требования: солнечные батареи должны легкими, устойчивыми к радиации, экономичными. 

В России ученые при изготовлении солнечных элементов сделали ставку на кремний, в отличие от зарубежных коллег, использующих германий. Кремний обладает рядом преимуществ. Во-первых, его запасы доступны и практически неограниченны, так как диоксид кремния - это обычный песок.  Во-вторых, батареи на основе кремния обеспечивают длительный ресурс работы и не требуют трудоемких затрат при производстве. К тому же, солнечные батареи с использованием кремния в пять раз дешевле зарубежных аналогов на основе германия. 

Новаторская идея Ивана Шишкина в том, что он предложил использовать при изготовлении солнечных элементов не однородную, а многослойную структуру. Образно говоря, предложенные им солнечные элементы - это пирог с начинкой из кремния. Такое изменение структуры позволяет увеличить КПД солнечных батарей с 15-17% до 22-25% и делает их эквивалентными существующим эталонам рынка. 

Полученный по результатам конкурса грант в 500 тыс. руб. Иван Шишкин планирует направить на разработку научно-технических основ технологии изготовления фоточувствительных структур на базе пористого нанокристаллического кремния. Кремниевые ФЭП, которые разрабатываются студентом, могут быть использованы не только в космической, но и в земной промышленности - новыми солнечными батареями могут оснащаться электромобили, зарядные устройства мобильных телефонов, а также любая бортовая электроника.

Работа Ивана Шишкина, подготовленная под руководством доцента кафедры радиофизики, полупроводниковой микро- наноэлектроники Натальи Латухиной - закономерное продолжение исследований материалов для создания солнечных батарей космических аппаратов, которые ведутся в Самарском университете. Такие элементы сейчас находятся в режиме тестирования в космосе на малом космическом аппарате «АИСТ-2Д», запущенном с космодрома Восточный в 2016 году.

Сейчас на «АИСТ-2Д» проходят испытания 14 типов ФЭП. Среди них один контрольный образец, изготовленный по традиционной технологии, остальные экспериментальные – они представляют собой многослойную структуру с использованием нанокристаллического пористого кремния и различных покрытий. К платформе прикреплены датчики температуры, все сигналы поступающие с «АИСТ-2Д» регистрируется отдельно. Команда ученых Самарского университета, куда входит Иван Шишкин, регулярно обрабатывают получаемую с МКА телеметрию. Полученные результаты вносят коррективы в дальнейшую работу над созданием солнечных батарей нового типа. 

 

Для справки

Программа конкурса "УМНИК" ориентирована на молодых ученых и специалистов. Грант в размере 500 тыс. руб. выдается на два года на проведение научно-исследовательских работ с перспективой дальнейшей коммерциализации результатов. С 2007 года в ней приняли участие 70 тысяч человек, более 12 тысяч стали победителями.
Иван Шишкин - один из первых выпускников акселерационной программы "Форсаж", которую проводит Стартап-центр Самарского университета.