Пропустити команди стрічки Перейти до основного вмісту

Полювання на сонячний промінь
ЗМІ про ДонНУ
14.01.2013

Працюючи на кафедрі «Нанофізика» Донецького національного університету, старший науковий співробітник Сергій Чертопалов вчиться ловити сонячні промені, перетворюючи їх енергію в електрику, і вчить цьому інших. Його наукові розробки реалізуються в Японії, в Росії, а в Україні ними користуватися нікому. Чому? Про це він розповів «Панорамі».

Ідеї на експорт

- Ми робимо тонкоплівкові елементи, а також розробляємо тонкоплівкові покриття і матеріали, - розповів Сергій Чертопалов. - Наприклад, отримуємо тонкі плівки за допомогою вакуумної установки термічним або магнетронним методом. Тонку провідну плівку, нанесену на підкладку, не видно, але вона проводить електрострум. Використовуючи її, ми виготовляємо сонячні елементи або світлодіоди. Якщо це сонячний елемент, матеріал шарів підібраний так, щоб він ефективно поглинав світло і перетворював його на електрику.

Товщина плівок різна - в залежності від використовуваних матеріалів. Наприклад, товщина ось цього сонячного елемента, нанесеного на склі, - близько

400 нанометрів (нанометр - метр, помножений на 10 в мінус 9-тій ступені, тобто одна десятимільйонна частка одного міліметра), причому там загалом - 4 шари, два з них - різні полімери, а верхній шар - золото. Сонячна енергія у вигляді фотонів на сонячному елементі перетвориться в електрони, а електричну енергію можна накопичувати. На світлодіодах, що виготовляються з інших матеріалів, навпаки, ми перетворимо електроенергію у світ. Використовувати це можна по-різному - або для освітлення, або для виготовлення різного роду індикаторів. Техніка на світлодіодах зараз розвивається дуже швидко і застосовується для моніторів і різних екранів.

- Про можливість перетворення сонячної енергії в електричну говорять вже більше чверті століття. Як вона використовується в світі?

- Вона використовується не тільки в світі, але і в Україні. Вже побудовано кілька сонячних електростанцій в Криму. Потужність кожної з них - понад 10 МВт. Що стосується інших країн, Японія, Німеччина і Сполучені Штати цьому питанню приділяють дуже багато уваги. У них прийняті спеціальні державні програми розвитку даного виду енергетики. Якщо, наприклад, мешканець однієї з цих країн захоче купити собі сонячні батареї, щоб встановити на свій будинок, держава оплачує частину їх вартості - до 50%. У США існує і така система: ви можете накопичувати одержувану від сонячних батарей електроенергію, а потім віддавати її в мережу і заробляти як постачальник електроенергії.

- Чи налагоджено в Україні промислове виробництво сонячних батарей?

- В Запоріжжі є завод, де отримують кремній. Там ростять кремнієві булі. Буля - це полі- або монокристал кремнію. Але це - лише сировина для майбутніх сонячних елементів. Булі відправляють за кордон, до Австрії, а там ріжуть і виробляють з них сонячні батареї. Ціна при цьому зростає приблизно десятикратно.

Головне - правильний підхід

- Хто лідирує у дослідженні сонячних елементів?

- Є групи, популярні у світі - в США, в Росії, в Японії, в Німеччині, в Англії. Вони постійно на виду. Вони тримають марку, і кожна група займається своїм напрямом. ККД сонячних елементів підвищується маленькими кроками - в рік на 1-2%. Найвищі показники ККД багатошарових сонячних елементів на сьогодні - 54%. Для порівняння: дерево за рахунок своїх листів використовує 0,3% енергії випромінювання сонця, яка надходить і йому цього вистачає.

Самі сонячні елементи бувають різного типу: з електролітом, кремнієві, органічні, гібридні (неорганіка з органікою). Зараз є вже три покоління сонячних елементів. Ми займаємося тими, які відносяться до третього покоління, - органічними і гібридними.

- Чому Україна не входить до числа лідерів?

- Відповідь дуже проста. Тому що в Україні практично немає заводів, які виробляли б електроніку. «Скіф», «Топаз» та інші, які були засновані в радянський час, зникли, нові не з'явилися. Потрібно відкривати заводи, виробляти продукцію, незважаючи на те, що купити в Китаї дешевше.

В Німеччині колись був випадок з AMD: це дуже відомий виробник електроніки, процесорів. Там років вісім тому були фінансово-економічні проблеми. Завод був на межі банкрутства. Проблему його закриття вирішували на державному рівні. Спрогнозували, що це закриття дасть - скоротилося б три тисячі робочих місць. Серед цих трьох тисяч працівників - дуже багато висококласних розробників та інженерів. Звичайно, вони б поїхали з Німеччини, тому що їм там робити стало б нічого. Виїхали б, наприклад, в той же Китай, тому що їм там запропонували б роботу. І держава вирішила підтримати цю компанію. Через деякий час вона вийшла з кризи і знову стала приносити прибуток, тобто все вигідно, якщо знайти правильний підхід.

Японський грант

- Як давно ви займаєтеся сонячними елементами?

- Мрія була дуже давно, ще в дитинстві, коли вчився в школі і займався радіосправою. Мені було цікаво, як самому зробити діод або світлодіод. Але реально світлодіодами і сонячними елементами почав займатися з 2005 року. Хоча ще в 1998-му я почав працювати з фулереновими плівками.

- Як ви потрапили до Японії?

- У 2009-2010 роках я пропрацював протягом 12-ти місяців по гранту, який оплачував японський уряд. У Японії зацікавилися моїм проектом. Щоб електроліт не закипав, нагріваючись на сонці, не витікав із сонячного елемента у випадку дрібного його пошкодження, я запропонував використовувати замість рідкого електроліту тверду основу - полімер. Спочатку ККД був зовсім невеликий - 2%, але тепер за тією ж технологією його підвищили до 9%.

- Як оплачувалася ваша робота?

- За рік роботи в Японії я заробив на автомобіль. А на витратні матеріали особисто мені, в рамках проекту, щомісяця видавали в перекладі на наші гроші дві тисячі гривень. Це - не рахуючи того, що у шефа, який там був у мене, у японського професора, був свій грант, дуже серйозний, і якщо мені щось треба було, я це обґрунтовував, і він з цього гранту все купував.

- Вам довелося попрацювати і в Росії? Які враження?

- Саме в Москві я починав щільно займатися сонячними елементами в науковій групі доктора фізико-математичних наук Дмитра Юрійовича Паращука з Міжнародного лазерного центру МДУ ім. Ломоносова. Росія давно зрозуміла вигоди міжнародного науково-технічного співробітництва: вона активно запрошує вчених з інших країн на конкурсній основі для обміну досвідом, в першу чергу - з СНД, тому що там - всі російськомовні. У Росії, як і в Японії, в лабораторіях - нове обладнання: на це грошей не шкодують, бо розуміють, що інакше належного результату не отримати.

- У Радянському Союзі економіка була державною, держава всім і розпоряджалася. А як у Японії співіснують наука і комерційне виробництво?

- Наука там фінансується державою, гранти - державні, але співпраця науки з бізнесом - дуже тісна. Фірми ставлять університетам прикладні завдання. У японського професора були постійні зустрічі з керівниками фірм, він брав тестові об'єкти. Це вигідно як університету, так і фірмі. Університетові - тому що він отримує безкоштовно матеріали для досліджень, а фірма бачить результати. Буває, що університету співпраця невигідна, але і ця проблема вирішується. Наведу конкретний приклад. Хімічна фірма випускала новий барвник для гібридних сонячних елементів. Його потрібно було просто протестувати за стандартною методикою, щоб визначити, який ККД виходить на іншому барвнику. Фірма звернулася до професора, і він цю роботу запропонував студенту - для виконання у вільний від навчання час. За цю роботу фірма платила гроші. Студент, підробляючи подібним чином, протягом двох років може собі заробити на автомобіль.

- Якщо порівнювати роботу на вашій кафедрі зараз і в радянські часи, - у чому тепер стало краще, в чому - складніше?

- У радянські часи я не працював, на жаль, тому не можу порівнювати. Але ми на кафедрі працюємо на радянському обладнанні, хоча є й нове. Ми прийшли на якусь базу. І ми продовжили дослідження, які проводилися і раніше. Для нових пристроїв потрібні радіокомпоненти: частина з них ми купуємо за свої гроші, частина - за рахунок проектів.

- Українська держава ваші наукові дослідження якось підтримує?

- Ми були підтримані проектом Державного фонду фундаментальних досліджень, по якому розробляли матеріали для сонячних елементів протягом 2011 і 2012 років. Але там, якщо чесно, - смішні гроші, а зараз - великі проблеми з оформленням документів: дуже багато інстанцій треба пройти. Важко так працювати. Виникає питання: чи треба вигравати ці всеукраїнські проекти?

- Нещодавно вас підтримала Донецька торгово-промислова палата...

- Торік наш проект по сонячним елементам виграв конкурс Донецької торгово-промислової палати. Я, як переможець цього конкурсу, був нагороджений поїздкою в Польщу і Швецію.

Володимир Прозоровський

За матеріалами суспільно-політичного тижневика "Панорама"

http://panorama.dn.ua/2012-11-26-10-45-14/chaspik/10275-2013-01-10-09-40-07

27-й канал

Завантажити Microsoft SilverlightВеб-частина медіаданих
Читайте також:
Читайте также:
Read also:
Останні новини
Последние новости
Last news




Останні новини на цю тему
Последние новости на эту тему
Last news of this topic